鈷摻雜的Ni基硫化物復合體、其制備方法及其應用

本申請涉及電催化，特別是涉及鈷摻雜的ni基硫化物復合體、其制備方法及其應用。

背景技術：

1、氫能作為一種清潔能源，具有零污染、高能量密度（142.35?kj?kg-1）等顯著優點，是代替化石能源的最佳選擇。電解水制氫為一種綠色、經濟的方法，氫氣燃燒后產生的水可再次用于電解水制氫，從而實現資源的循環利用。電解水過程包括兩個半反應：陽極的析氧反應（oxygen?evolution?reaction，oer）和陰極的析氫反應（hydrogen?evolutionreaction，her）。其中oer由于其較高的過電位，成為電解水的瓶頸。為了提高電解效率，需要使用適宜的催化劑來降低過電位。

2、本課題組前期研發了一種新型的ni基硫化物復合體（參見專利文獻cn117107287a），該復合體具有優異的oer電催化性能。但是，在后續的研究中發現，該復合體的oer電催化穩定性欠佳。而在實際應用中，電催化劑的穩定性是決定其是否能夠工業化應用的重要指標之一，對于催化劑而言，如果沒有優異的穩定性，很難實現工業化應用。因此，有必要進一步對該ni基硫化物復合體的電催化穩定性進行改進。

技術實現思路

1、本申請第一方面的目的是提供一種新型的鈷摻雜的ni基硫化物復合體的制備方法。本申請第二方面的目的是提供由第一方面的制備方法所制備的鈷摻雜的ni基硫化物復合體。本申請第三方面的目的是提供鈷摻雜的ni基硫化物復合體作為析氧反應電催化劑的用途。

2、本申請第一方面提供了一種鈷摻雜的ni基硫化物復合體的制備方法，包括:

3、使包含尿素、氟化銨和鈷源的第一水溶液與泡沫鎳接觸并進行第一水熱反應，得到復合體前體，所述第一水溶液中鈷源的摩爾量為所述泡沫鎳的摩爾量的2.4-7.2%，優選為4-5%；

4、使所述復合體前體與含硫源的第二水溶液接觸并進行第二水熱反應，得到所述鈷摻雜的ni基硫化物復合體。

5、在一些實施方式中，在所述第一水溶液中，尿素和氟化銨的摩爾比為1:1。

6、在一些實施方式中，所述第二水溶液中的硫源與所述泡沫鎳的摩爾比為1：(1.15-1.20)，優選為1:1.19。

7、在一些實施方式中，所述鈷源為六水合硝酸鈷，所述硫源選自硫化鈉、硫脲、硫代乙酰胺中的至少一種。

8、在一些實施方式中，所述第一水熱反應的反應溫度為110-130℃，反應時間為10-14小時。

9、在一些實施方式中，所述第二水熱反應的反應溫度為180-220℃，反應時間為10-14小時。

10、本申請第二方面提供了根據前述方法所制備的鈷摻雜的ni基硫化物復合體。

11、在一些實施方式中，所制備的鈷摻雜的ni基硫化物復合體，其包括：

12、泡沫鎳，

13、生長于所述泡沫鎳上的ni3s2和ni9s8，和

14、摻雜至ni3s2和ni9s8晶格中的co2+。

15、本申請第三方面提供了鈷摻雜的ni基硫化物復合體作為析氧反應電催化劑的用途。

16、有益效果

17、本申請提供了一種鈷摻雜的ni基硫化物復合體的制備方法，該方法通過兩次水熱反應制備鈷摻雜的ni基硫化物復合體，相比于現有技術所采用的一次水熱反應制備的非摻雜ni基硫化物復合體，所獲得的鈷摻雜的ni基硫化物復合體的析氧反應電催化穩定性得到顯著的提升，大大提升了ni基硫化物復合體的工業化應用前景。

技術特征：

1.一種鈷摻雜的ni基硫化物復合體的制備方法，其特征在于，包括:

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述第一水溶液中，尿素和氟化銨的摩爾比為1:1。

3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述第二水溶液中的硫源與所述泡沫鎳的摩爾比為1：(1.15-1.20)，優選為1:1.19。

4.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述鈷源為六水合硝酸鈷，所述硫源選自硫化鈉、硫脲、硫代乙酰胺中的至少一種。

5.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述第一水熱反應的反應溫度為110-130℃，反應時間為10-14小時。

6.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述第二水熱反應的反應溫度為180-220℃，反應時間為10-14小時。

7.根據權利要求1-6中任一項所述的制備方法所制備的鈷摻雜的ni基硫化物復合體。

8.根據權利要求7所述的鈷摻雜的ni基硫化物復合體，其包括：

9.根據權利要求7或8所述的鈷摻雜的ni基硫化物復合體作為析氧反應電催化劑的用途。

技術總結
本申請涉及鈷摻雜的Ni基硫化物復合體、其制備方法及其應用，其中，該鈷摻雜的Ni基硫化物復合體的制備方法包括：使包含尿素、氟化銨和鈷源的第一水溶液與泡沫鎳接觸并進行第一水熱反應，得到復合體前體，所述第一水溶液中鈷源的摩爾量為所述泡沫鎳的摩爾量的2.4?7.2%，優選為4?5%，使所述復合體前體與含硫源的第二水溶液接觸并進行第二水熱反應，得到所述鈷摻雜的Ni基硫化物復合體。所制備的鈷摻雜的Ni基硫化物復合體的析氧反應電催化穩定性得到顯著的提升，大大提升了Ni基硫化物復合體的工業化應用前景。

技術研發人員：姚惠琴,張思琪,馬淑蘭
受保護的技術使用者：寧夏醫科大學
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13