[發明專利]一種Co9

在審

• 申請號: 202210714496.3
• 申請日: 2022-06-22
• 公開（公告）號: CN115142069A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 周炎;王興兆;羅佳冰;陳德敏;楊高峰;張軍
• 申請（專利權）人: 山東安潤氫儲新能源科技有限公司
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B11/091
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 韓獻龍

本發明提供一種Co₉S₈?FeS₂異質結構構建的中空納米復合材料及其制備方法與應用。本發明制備方法包括步驟：將無機鈷源與有機配體溶于有機溶劑中，室溫靜置反應，然后經離心、洗滌、干燥得到有機金屬骨架自犧牲模板ZIF?67；將ZIF?67分散于溶劑中，加入鐵源與硫源，經溶劑熱反應，然后經離心、洗滌、干燥得到Co₉S₈?FeS₂異質結構構建的中空納米復合材料。本發明異質結的特殊結構可加速電子轉移速率、中空類十二面體結構提供較大的比表面積，可實現電催化過程中氧氣析出的高效率、高容量，具有優異的電催化析氧性能以及穩定性，因此具有較高的應用價值。

技術領域

本發明涉及一種Co₉S₈-FeS₂異質結構構建的中空納米復合材料及其制備方法與應用，屬于電催化析氧納米材料合成領域。

背景技術

發展清潔能源是解決傳統化石燃料消耗帶來的環境能源危機的根本途徑。電催化分解水(EWS)技術是一種生產高純氫氣和氧氣的有效方法。高效電催化劑可以加快OER過程中的動力學反應速率并且降低其過電位。近來，雖然貴金屬催化劑(Ru/Ir基催化劑)表現出優異的電催化OER活性，但其發展受到高價和稀有性的限制。因此，尋找替代的低成本、高效率催化劑電催化促進OER具有重要的現實意義。

過渡金屬硫化物，其儲量豐富，價格低廉，且具有的獨特的電子結構在促進析氧反應方面表現出優異的性能，因此使得其備受關注。硫化鈷(鐵)由于導電性良好，合成路徑簡單，形貌可控易調節等優勢，被認為是一種優良的電催化劑。并且與單金屬硫化物相比，雙金屬化合物由于具有更多的活性中心、協同效應等優勢而更受研究者關注。然而，他們的電化學OER性能仍然有些不盡人意，例如存在催化劑材料易團聚等劣勢，阻礙了電子轉移速率，從而降低了電催化OER活性。因此，研究人員通過空位工程、雜原子摻雜和結構工程等不同的方法來提高其導電性并暴露更多的活性位點。其中，異質結構催化劑構建的耦合界面可以調整電子結構，進一步優化OER過程中的吸附能。例如：CN113388847A公開了一種CoS₂-FeS₂/氮摻雜碳異質結構納米材料及其制備與電解水應用。但是，上述材料在施加的大電流密度下較難維持長周期的析氧穩定性，電催化析氧性能欠佳。

此外，構建空心結構是提高電催化劑活性的另一種有效方法。近年來，金屬有機骨架常被用作理想的前驅體來合成各種形貌的過渡金屬化合物。例如：CN111841582A公開了一種具有類十二面體中空結構的鈷鎳基硒化物材料的制備方法。但是，上述材料的電催化析氧性能欠佳；且以金屬有機框架為模板制備具有異質結構協同催化析氧作用的材料仍然存在一定難度。

為了解決上述問題，提出本發明。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種Co₉S₈-FeS₂異質結構構建的中空納米復合材料；其異質結的特殊結構可加速電子轉移速率、中空十二面體結構提供較大的比表面積，可實現電催化過程中氧氣析出的高效率、高容量，具有優異的電催化析氧性能以及穩定性，因此具有較高的應用價值。

本發明還提供上述Co₉S₈-FeS₂異質結構構建的中空納米復合材料的制備方法、以及其在電催化析氧方面的應用。

發明概述：本發明利用金屬有機框架為自犧牲模板制備和構建中空多面體納米復合材料并應用于電催化析氧中。本發明通過簡單的一步溶劑熱方法制備中空納米復合材料，該發明的合成方法簡單快捷，產品簡單易得并對環境無污染，而且具有高效的電催化析氧性能與優異的穩定性能。

術語說明：

室溫，具有本領域公知的含義，一般是指25±5℃。

本發明的技術方案如下：