本發(fā)明涉及具有階梯立體結(jié)構(gòu)的硫摻雜鎳、鐵、鈷三元?dú)溲趸锔咝阅芪鲅醮呋瘎┑闹苽浞椒ǎ唧w涉及一種利用水熱法先合成前驅(qū)體，再繼續(xù)通過(guò)溶劑熱法將前驅(qū)體轉(zhuǎn)化成具有階梯立體結(jié)構(gòu)的硫摻雜鎳、鐵、鈷三元?dú)溲趸锔咝阅芪鲅醮呋瘎┑姆椒ǎ摲椒ǖ玫骄哂须A梯立體結(jié)構(gòu)的硫摻雜鎳、鐵、鈷三元?dú)溲趸锔咝阅芪鲅醮呋瘎７磻?yīng)活性高，導(dǎo)電性好，堿性條件下穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明材料制備方法簡(jiǎn)易，設(shè)備簡(jiǎn)單；原材料價(jià)格低廉，重復(fù)性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有階梯立體結(jié)構(gòu)的硫摻雜鎳、鐵、鈷三元?dú)溲趸锔咝阅芪鲅醮呋瘎┑闹苽浞椒ǎ唧w涉及一種利用水熱法先合成前驅(qū)體，再繼續(xù)通過(guò)溶劑熱法將前驅(qū)體轉(zhuǎn)變成比表面積大和活性位點(diǎn)多的硫摻雜鎳、鐵、鈷三元?dú)溲趸锔咝阅芪鲅醮呋瘎┑闹苽浞椒ǎ玫降牧驌诫s鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物催化劑具有析氧反應(yīng)活性高，導(dǎo)電性好，堿性條件下穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。

背景技術(shù)

具有比表面積大、暴露的活性位點(diǎn)多等特點(diǎn)的高效的催化劑是可以降低過(guò)電位的材料，其在燃料電池、太陽(yáng)能電池、金屬空氣電池以及生產(chǎn)清潔氫燃料等方面有重要的應(yīng)用。

貴金屬基催化劑是最有效的OER催化劑，例如銥(Ir)和釕(Ru)，但由于其功能單一，價(jià)格高和土壤豐度低，其開(kāi)發(fā)和廣泛應(yīng)用受到了極大的限制。因此，開(kāi)發(fā)用于析氧反應(yīng)(OER)的高活性和穩(wěn)定的非貴金屬電催化劑對(duì)于有效的水分解至關(guān)重要。基于非貴金屬的過(guò)渡金屬(Ni，F(xiàn)e，Co)化合物和合金由于其優(yōu)異的理論催化性能，環(huán)境友好性和豐富的來(lái)源，成為水分解的有效催化劑。其中過(guò)渡金屬氫氧化物因其成本低廉，來(lái)源豐富和良好的耐腐蝕性而在電催化領(lǐng)域獲得了很多研究興趣。但是，它仍然存在一些問(wèn)題，例如厚的體積形式和活性位點(diǎn)的固有活性差以及活性位點(diǎn)的數(shù)量有限，通過(guò)大量研究工作，在所有高性能催化材料中，由于金屬硫化物之間具有豐富的氧化還原活性位點(diǎn)和協(xié)同作用，因此過(guò)渡金屬硫化物顯示出有吸引力的電催化活性和高穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)和合成比表面積大和活性位點(diǎn)多的硫摻雜鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物催化劑能夠有效緩解這一問(wèn)題，有利于提高催化劑的析氧反應(yīng)活性，增強(qiáng)導(dǎo)電性，更有利于清潔燃料的生產(chǎn)。

鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物作為析氧反應(yīng)的電催化劑被廣泛研究。然而，巨大的體積效應(yīng)、活性位點(diǎn)的固有活性差以及活性位點(diǎn)的數(shù)量有限等限制了它的發(fā)展。硫摻雜鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物催化劑因表面粘附著許多細(xì)小顆粒，其比表面積增大，從而使更多的活性位點(diǎn)暴露使得電催化劑催化活性更高。因此，硫摻雜鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物可以顯著的提高電催化析氧反應(yīng)的活性。

對(duì)于鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物這一類材料而言，鎳、鐵、鈷三種金屬元素均被認(rèn)定為催化活性中心，并且具有資源豐富以及成本效益，這在設(shè)計(jì)電化學(xué)高性能析氧電催化劑方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。到目前為止，通過(guò)水熱法制備硫摻雜鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物的方法未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及具有階梯立體結(jié)構(gòu)的硫摻雜鎳、鐵、鈷三元?dú)溲趸锔咝阅芪鲅醮呋瘎┑闹苽浞椒ǎ唧w涉及一種利用水熱法先合成前驅(qū)體，再繼續(xù)通過(guò)溶劑熱法將前驅(qū)體制備成具有較大比表面積以及更多的活性位點(diǎn)的方法，所得到的硫摻雜鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物高性能析氧催化劑具有反應(yīng)活性高，導(dǎo)電性好，堿性條件下穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，且易于批量生產(chǎn)。

本發(fā)明先通過(guò)水熱法制備前驅(qū)體，再繼續(xù)通過(guò)溶劑熱法將前驅(qū)體制備成具有階梯立體結(jié)構(gòu)的硫摻雜鎳、鐵、鈷三元?dú)溲趸锔咝阅芪鲅醮呋瘎渚唧w制備工藝為：