[發明專利]一種高熵金屬硫化物NiMnCoCuCrSx

有效

• 申請號: 202210372727.7
• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN114717588B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 牟紅宇;李曉茵;張德瑞;陳靜茹;白艷玲;孟艷芝;董藝發
• 申請（專利權）人: 齊魯理工學院
• 主分類號: C25B11/042
• 分類號: C25B11/042;C25B1/04
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 吳愛琴

本發明公開了一種高熵金屬硫化物NiMnCoCuCrS_x的制備方法，為：1)將聚乙二醇與硫脲混合，加熱，形成低共熔溶劑(DESs)；2)向DESs中加入Ni鹽、Mn鹽、Co鹽、Cu鹽和Cr鹽，加熱，形成均一溶液；3)將所得溶液轉移至反應釜中，反應，待反應結束后，自然冷卻至室溫，過濾，所得固體分別用乙醇和去離子水洗滌三次，干燥。本發明所述制備方法操作簡單，制備成本低，可大規模生產，所得NiMnCoCuCrS_x材料納米粒子尺寸可控，具有較好的晶型。

技術領域

本發明屬于電催化材料及其制備技術領域，具體涉及一種高熵金屬硫化物NiMnCoCuCrS_x的制備方法。

背景技術

電化學分解水已被證明是一種經濟、清潔且高效的能量轉換技術，在過去幾十年中受到了極大的關注。但是，該技術的進一步發展受到析氧動力學緩慢的阻礙。因此，開發高效、耐用和低成本的電催化劑對于推廣OER的工業化進程以及降低過電位，提高整體OER性能至關重要。最近，過渡金屬硫化物(M_xS_y)催化劑具有良好的導電性和潛在的電催化活性，已成解決該問題有希望的候選者。然而，過渡金屬硫化物穩定性較差，包括熱力學不穩定，結構變形，以及在高氧化電化學條件下催化劑從基材上脫離。此外，只有少數金屬元素的一元、二元和三元M_xS_y催化劑缺乏廣泛的組成可調性。相比之下，具有多種金屬元素的高熵金屬硫化物(HEMS)可以根據Sabatier原理，通過調節組成，實現對反應中間體的最佳吸附，以進一步提高OER活性。

HEMS在硫化物結構中具有均勻混合的多金屬元素(≥5)。得益于高熵本身穩定的相結構，HEMS有望具有良好的結構穩定性，可以潛在地提高OER穩定性。通過多金屬元素協同調節催化劑-吸附物相互作用以調節金屬硫化物的電荷狀態，有望提高催化活性。然而，以簡單、高效方式制備HEMS對研究界來說仍然是一項艱巨的任務。迄今為止，由于加入其他元素的不混溶性限制，僅報道了一些二元和有限的三元M_xS_y催化劑。

低共熔共溶劑(DESs)，是指由一定化學計量比的氫鍵受體(如季銨鹽)和氫鍵供體(如酰胺、羧酸和多元醇等化合物)組合而成的兩組分或多組分低共熔混合物，其凝固點顯著低于各個組分純物質的熔點。在材料合成中，DESs蒸氣壓低，允許反應在高溫和環境壓力下進行；高粘度和離子強度可用作結構導向劑，合成具有特殊形態和性能材料的軟模板。迄今為止，沒有將DESs用于具有多種金屬元素的高熵金屬硫化物(HEMS)的制備中的相關報道。

發明內容

基于現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種高熵金屬硫化物NiMnCoCuCrS_x的制備方法，制備工藝簡單，條件溫和，制備成本低，可工業化生產，且對環境無污染。得到的NiMnCoCuCrS_x具有優異的電催化析氧性能。

本發明所提供的高熵金屬硫化物NiMnCoCuCrS_x的制備方法，包括以下步驟：

1)將聚乙二醇與硫脲混合，加熱，形成低共熔溶劑(DESs)；

2)向DESs中加入Ni鹽、Mn鹽、Co鹽、Cu鹽和Cr鹽，加熱，形成均一溶液；

3)將所得溶液轉移至反應釜中，反應，得到高熵金屬硫化物NiMnCouCrS_x。

上述方法步驟1)中，所述聚乙二醇具體可為聚乙二醇200、聚乙二醇300，聚乙二醇200或聚乙二醇300與硫脲的摩爾比可為2:1；

所述加熱可通過40～120℃(具體可為60℃)油浴鍋實現；