[發明專利]CuS2

有效

• 申請號: 202010162643.1
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111420680B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 顏曉紅;楊歡;饒德偉
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J27/049
• 分類號: B01J27/049;B01J35/00;C25B1/04;C25B11/091
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本發明屬于電催化領域，涉及CuS₂/Na₅NiO₄高效析氧催化劑及制備方法。本發明通過引入硫化銅與鎳基氧化物構筑結構明晰的異質結構復合材料，一方面通過異質結獨特的電子結構調控催化劑的整體電子轉移水平，并在催化過程中改變催化劑表面上中間體的吸附和解吸能；另一方面發揮異質結雙組分的協同催化作用，共同促進催化劑氧析出活性的提升。

技術領域

本發明屬于電催化領域，特指一種高效析氧催化劑CuS₂/Na₅NiO₄異質結復合材料及制備方法。

背景技術

用于氧析出反應(OER)的貴金屬基催化劑的成本占據了新能源轉換裝置(如電解水產氫和金屬空氣電池)的很大比重，開發可替代的非貴金屬基催化劑對于裝置的商業化應用有著重要意義。

過渡金屬基催化劑由于其豐富的資源儲備量和低成本，以及它們在電解水氧析出反應中的潛力成為了研究熱點。近年來，鎳基催化劑的研究已被用于OER 領域，比如鎳的氧化物、硒化物、磷化物、氫氧化物、羥基氧化物等。但是鎳基催化劑通常電子轉移能力低，阻礙了其OER催化活性，電子結構需要進一步調控，以提升其析氧催化性能。

針對上述問題，本發明公開了一種鎳基異質結催化劑的簡易制備方法，通過引入硫化銅與鎳基氧化物構筑結構明晰的異質結構復合材料，一方面通過異質結獨特的電子結構調控催化劑的整體電子轉移水平，并在催化過程中改變催化劑表面上中間體的吸附和解吸能；另一方面發揮異質結雙組分的協同催化作用，共同促進催化劑氧析出活性的提升。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高效析氧催化劑銅鎳雙金屬基異質結復合材料的制備方法。

具體的技術方案如下：

一種高效析氧催化劑CuS₂/Na₅NiO₄異質結復合材料的制備方法，制備過程包括以下步驟：

(1)硫化銅的制備根據文獻報道的方法(M.Zhou,R.Zhang,M.Huang,W. Lu,S.Song,M.P.Melancon,M.Tian,D.Liang and C.Li.A chelator-free multifunctional[⁶⁴Cu]-CuS nanoparticle platform for simultaneous micro-PET/CT imaging andphotothermal ablation therapy.J.Am.Chem.Soc.,2010,132, 15351-15358.)進一步改進。

采用的具體技術方案如下：

稱取二水合氯化銅和二水合檸檬酸三鈉，加入去離子水，室溫下磁力攪拌溶解成均勻的淡藍色溶液；稱取九水合硫化鈉，加去離子水制備得到Na₂S·9H₂O 水溶液，隨后將Na₂S·9H₂O水溶液快速加入至淡藍色溶液中，在室溫下磁力攪拌反應，直至混合液轉變為深棕色；將混合液轉移至恒溫水浴鍋中，水浴加熱升溫至90℃，反應后得到深綠色的硫化銅納米顆粒溶液，冰水浴冷卻，最后將溶液放置冰箱中，隔夜備用。

所述淡藍色溶液中，二水合氯化銅和二水合檸檬酸三鈉與去離子水的比例為1mmol：0.68mmol：180mL。

所述Na₂S·9H₂O水溶液與淡藍色溶液的體積比為1：9，Na₂S·9H₂O水溶液的濃度為50mmol/L。

所述室溫下磁力攪拌反應的時間為5min。

所述水浴加熱升溫至90℃反應的時間為15min。

所述冰箱溫度為4℃。