[發明專利]硫化鎳納米棒陣列電催化材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202211535432.3
• 申請日: 2022-11-30
• 公開（公告）號: CN116024583A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 胡雪燕;郭江峰;楊懌峰
• 申請（專利權）人: 中船動力(集團)有限公司
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B11/061;C25B11/075
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種硫化鎳納米棒陣列電催化材料，其特征在于，包括：鎳基材料以及位于所述鎳基材料上的Ni₃S₂材料，其中，所述鎳基材料為具有三維多孔結構的泡沫鎳，所述Ni₃S₂材料均勻致密地分布在泡沫鎳上。

2.如權利要求1所述的硫化鎳納米棒陣列電催化材料，其特征在于，所述的Ni₃S₂材料在泡沫鎳上呈納米錐狀分布，且表面光滑；或Ni₃S₂材料為具有粗糙表面的納米棒陣列形貌，且所述納米棒陣列由納米顆粒組成，納米顆粒緊密堆疊；或Ni₃S₂材料納米棒上的小顆粒長大粘連融合成大顆粒。

3.如權利要求1所述的硫化鎳納米棒陣列電催化材料，其特征在于，所述硫化鎳納米棒陣列電催化材料在堿性溶液中具備HER催化活性和穩定性：在120mV的過電勢下可驅動10mAcm^-2的電流密度。

4.如權利要求1所述的硫化鎳納米棒陣列電催化材料，其特征在于，所述硫化鎳納米棒陣列電催化材料在堿性溶液中具備OER催化活性和穩定性：在270mV的過電勢下可達到10mAcm^-2的電流密度。

5.一種如權利要求1所述的硫化鎳納米棒陣列電催化材料的制備方法，其特征在于，包括：

步驟S1：提供酸洗后的鎳基材料以及包括鎳源、硫源的水溶液；

步驟S2：將酸洗后的鎳基材料加入所述水溶液中進行水熱反應，得到硫化鎳納米棒陣列電催化材料。

6.如權利要求5所述的硫化鎳納米棒陣列電催化材料的制備方法，其特征在于，所述鎳基材料為具有三維多孔結構的泡沫鎳，所述鎳源為Ni(NO₃)₂·6H₂O，所述硫源為Na₂S₂O₃。

7.如權利要求5所述的硫化鎳納米棒陣列電催化材料的制備方法，其特征在于，所述鎳源、硫源的摩爾比為(1～2):(4～8)。

8.如權利要求7所述的硫化鎳納米棒陣列電催化材料的制備方法，其特征在于，所述鎳源、硫源的摩爾比為1:4。

9.如權利要求5所述的硫化鎳納米棒陣列電催化材料的制備方法，其特征在于，對步驟S1中所述鎳基材料進行酸洗的方法包括：

將所述鎳基材料置于鹽酸溶液中超聲15min；

將酸洗后的鎳基材料依次置于無水乙醇和去離子水中進行清洗；

將所述鎳基材料用水洗凈后烘干。

10.如權利要求5所述的硫化鎳納米棒陣列電催化材料的制備方法，其特征在于，步驟S2中所述水熱反應的溫度為80～130℃，反應時間為1～6小時。

11.如權利要求10所述的硫化鎳納米棒陣列電催化材料的制備方法，其特征在于，步驟S2中所述水熱反應的溫度為120℃，反應時間為3小時。

12.如權利要求5所述的硫化鎳納米棒陣列電催化材料的制備方法，其特征在于，步驟S2中進行所述水熱反應后均進行洗滌干燥，且所述洗滌干燥的方法包括：用水和乙醇反復沖洗，并在50～70℃下干燥12～24小時。

13.一種如權利要求1所述的硫化鎳納米棒陣列電催化材料的應用，其特征在于，所述的電催化材料可作為電極應用于電解水陰極析氫反應和陽極析氧反應中。