[發明專利]一種銀鎳納米團簇的制備方法及析氫應用

有效

• 申請號: 201911083304.8
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN110681874B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 聶明;薛真洪;孫海;李吉;吳明宇
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/0655;B22F1/17;B22F1/07;C25B1/04;C25B11/091;B82Y40/00
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本發明公開了一種銀鎳納米團簇的制備方法及析氫應用，屬于電化學領域；該方法通過水熱法合成空心鎳微米球，用硼氫化鈉還原硝酸銀,生成的銀納米球附著在球外表面，得到銀鎳納米團簇，本發明制得的銀鎳納米團簇具有包覆結構且堿性析氫性能優異：在N₂飽和1 M KOH條件下，銀鎳納米團簇的起始電位（即電流密度為?1 mA·cm^?2時的電位）比單質鎳正移346 mV，且電流密度為?10 mA·cm^?2時，其析氫過電勢為48 mV，比單質鎳(456 mV)降低了408 mV。

技術領域

本發明屬于一種銀鎳納米團簇制備技術及應用領域，具體涉及一種銀鎳納米團簇的制備方法以及堿性析氫催化應用。

背景技術

全球能源危機和環境惡化制約著人類社會的發展，而其加劇趨勢引發了人們對可再生能源的迫切需求，以期替代化石燃料的資源。氫能以其儲能密度大和環境友好性，被認為是理想的能源載體和清潔燃料。電解水是獲得氫燃料的重要途徑之一，其中最有效的電催化劑是鉑族材料。然而，鉑族材料的高成本和稀缺性嚴重阻礙了其廣泛應用，而且在堿性介質中，鉑族材料的氫原子動力學比在酸性介質中的低約2-3個數量級，因此，近年來，開發由成本較低、效率較高的元素組成的堿性析氫電催化劑一直是令人向往，但仍具有挑戰性。

過渡金屬鎳或與其它金屬組合合金由于其優異電催化性能被認為是有前途的電極材料，而銀被認為是最好的導電金屬。雖然銀在酸性和堿性介質中通常表現出差強人意的活性，但本發明得到的銀鎳納米團簇具有包覆結構表現出了意想不到的協同效應。使得銀鎳納米團簇在堿性條件下析氫性能優越，這種活性增強可能是由于銀鎳納米團簇具有優異的導電性和獨特的包覆結構，以及銀與鎳之間的強協同效應。

發明內容

為了解決現有的技術問題，本發明提供了一種工藝簡單，反應條件溫和，操作簡單，低成本的方法合成銀鎳納米團簇。產物具有特殊包覆結構，電化學析氫性能優異等特點，為設計堿性析氫催化劑提供一條可行的方案。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：

1) 將六水合氯化鎳 (NiCl₂·6H₂O)，1,3,5-均苯三甲酸 (C₉H₆O₆)和檸檬酸(C₆H₈O₇) 依次加入到N,N-二甲基甲酰胺 (DMF)，去離子水和無水乙醇的混合溶劑中，攪拌均勻；

2) 將上述混合溶液倒入50 mL密閉聚四氟乙烯高壓反應釜，加熱反應一段時間；

3) 將反應后溶液分別用去離子水、無水乙醇離心清洗；

4) 將產物置于真空干燥箱中干燥處理，得到空心球型單質鎳；

5) 取一定量的單質鎳，硝酸銀 (AgNO₃)，檸檬酸 (C₆H₈O₇)和硼氫化鈉 (BH₄Na) 在磁力攪拌器的攪拌下依次加入到去離子水和無水乙醇混合溶劑中分散均勻；

6）將上述混合溶液置于聚四氟乙烯高壓反應釜進行反應；

7）將反應后混合溶液置入離心管離心清洗，并將離心產物置于真空干燥箱作干燥處理，得到銀鎳納米團簇；

8) 將樣品進行析氫測試。

進一步，所述步驟1）中，鎳源為六水合氯化鎳，有機配體為1,3,5-均苯三甲酸，檸檬酸作為表面活性劑。

進一步，所述步驟2）中，加熱溫度為200 ℃，加熱時間為12小時。

進一步，所述步驟3）中，離心速度為12000 rpm，離心時間為3分鐘。