一种NiFeLDH/NiS2/VS2复合电催化剂及其制备方法和应用

本申请涉及电催化全水分解，具体涉及一种nife ldh/nis2/vs2复合电催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、电催化分解水技术是一种前途光明的清洁能源生产技术，不仅能够将不稳定的、间歇的可再生能源(如风能、太阳能)转化为稳定的、可长期储存化学能，而且可消纳原本浪费的弃风弃光，能有效缓解能源危机和环境恶化问题。电催化全解水包括析氢反应(her)和析氧反应(oer)两个半反应，其催化剂采用pt、pd、ir、ru、au等贵金属，虽然具有较优的催化性能，但其高昂的成本和稀缺性，限制了其在实际生产中的大规模应用。

2、过渡金属基电催化剂，如双金属氢氧化物和过渡金属硫化物具有电子结构可调、催化活性高、稳定耐久的优势，有望替代贵金属基电催化剂。其中，过渡金属硫化物中vs2及nis2具有优异的导电性能，其电子传输性能好，在电催化her或oer方面有较大的应用潜力，然而其电催化析氧的性能比较差，催化活性较低。镍铁双金属氢氧化物(nife ldh)具有独特的层状结构，其比表面积大，可暴露出更多的活性位点，催化性能突出，而且成本低廉、储量丰富，近年来被广泛研究。然而，由于纳米尺寸的镍铁双金属氢氧化物易形成团聚体，使得比表面积和暴露的活性位点数减少，降低了催化活性，而且镍铁双金属氢氧化物自身的导电性差，不利于电子传递，进一步导致催化活性降低。通过将镍铁双金属氢氧化物与过渡金属硫化物相结合来制备复合电催化剂，提高催化活性，具有重要的意义。

3、然而，将双金属氢氧化物与过渡金属硫化物相结合，提高过渡金属硫化物的催化活性并用于电催化全水分解，目前在国内外未见研究报道或专利公开。

技术实现思路

1、本申请提供一种nife ldh/nis2/vs2复合电催化剂及其制备方法和应用，旨在解决现有的过渡金属硫化物电催化剂在电催化全解水中催化活性低的问题。

2、为了达到上述目的，本申请采用以下技术方案予以实现。

3、本申请的第一方面，提供一种nife ldh/nis2/vs2复合电催化剂的制备方法，包括：

4、钒源在弱碱性溶剂中充分分散，得到第一溶液；

5、硫源和镍源分散在去离子水中，得到第二溶液；

6、第一溶液和第二溶液混合均匀得到前驱液，前驱液通过水热反应在碳布上进行原位生长，得到nis2/vs2复合材料；

7、通过恒电位电沉积，在nis2/vs2复合材料表面电沉积nife ldh，即得。

8、在一些实施方案中，所述恒电位电沉积：

9、其电解液为硫酸镍与硫酸亚铁的混合溶液；

10、其电压为-1.0v；

11、其时间为250-400s；

12、在一些实施方案中，所述电解液中硫酸镍与硫酸亚铁的摩尔比为(1.5-2.5):1。

13、在一些实施方案中，钒源、硫化剂和镍源的摩尔比为1:(8-12):(0.15-0.25)。

14、在一些实施方案中，所述钒源包括为偏钒酸钠、偏钒酸钾或偏钒酸铵；

15、和/或

16、所述镍源为硫酸镍、氯化镍、硫酸镍水合物或氯化镍水合物；

17、所述硫源为硫代乙酰胺。

18、在一些实施方案中，所述弱碱性溶剂为氨水或有机胺的水溶液。

19、在一些实施方案中，所述水热反应的温度为160℃，水热反应的时间为24h。

20、本申请的第二方面，提供上述制备方法制备的nife ldh/nis2/vs2复合电催化剂。

21、本申请的第三方面，提供一种全解水电催化剂，包括上述nife ldh/nis2/vs2复合电催化剂。

22、本申请的第四方面，提供上述nife ldh/nis2/vs2复合电催化剂或全解水电催化剂在电催化全解水中的应用。

23、与现有技术相比，本申请的有益效果为：

24、本申请的制备方法的原材料价格便宜，未使用贵金属材料；合成步骤简单，可操作性强，显著降低了电荷传输阻力，扩大了双电层电容cdl，优化了电子构型，大大提高了nifeldh/nis2/vs2电催化分解水活性。

25、本申请的nife ldh/nis2/vs2复合电催化剂为纳米片状结构，具有更大的电化学反应活性表面积、更多的活性位点、更小的tafel斜率和更小的电化学阻抗，vs2、nis2及nifeldh界面之间产生协同催化作用，使得该催化剂在碱性条件下具有良好的析氢、析氧能力。在ph＝14的碱性条件下，在全解水电流密度为10ma/cm2时，所需电位仅为1.61v，全解水电流密度为50ma/cm2时，所需电位仅为1.76v。

技术特征：

1.一种nife ldh/nis2/vs2复合电催化剂的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的nife ldh/nis2/vs2复合电催化剂的制备方法，其特征在于，所述恒电位电沉积：

3.根据权利要求2所述的nife ldh/nis2/vs2复合电催化剂的制备方法，其特征在于，所述电解液中，硫酸镍与硫酸亚铁的摩尔比为(1.5-2.5):1。

4.根据权利要求1所述的nife ldh/nis2/vs2复合电催化剂的制备方法，其特征在于，钒源、硫化剂和镍源的摩尔比为1:(8-12):(0.15-0.25)。

5.根据权利要求1或2所述的nife ldh/nis2/vs2复合电催化剂的制备方法，其特征在于，所述钒源包括为偏钒酸钠、偏钒酸钾或偏钒酸铵；

6.根据权利要求1所述的nife ldh/nis2/vs2复合电催化剂的制备方法，其特征在于，所述弱碱性溶剂为氨水或有机胺的水溶液。

7.根据权利要求1所述的nife ldh/nis2/vs2复合电催化剂的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为160℃，水热反应的时间为24h。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法制备的nife ldh/nis2/vs2复合电催化剂。

9.一种全解水电催化剂，其特征在于，包括权利要求8所述的nife ldh/nis2/vs2复合电催化剂。

10.权利要求8所述的nife ldh/nis2/vs2复合电催化剂或权利要求9所述的全解水电催化剂在电催化全解水中的应用。

技术总结本申请属于电催化全水分解技术领域，公开了一种NiFe LDH/NiS<subgt;2</subgt;/VS<subgt;2</subgt;复合电催化剂及其制备方法和应用。NiFe LDH/NiS<subgt;2</subgt;/VS<subgt;2</subgt;复合电催化剂的制备方法，包括：钒源在弱碱性溶剂中充分分散，得到第一溶液；硫源和镍源分散在去离子水中，得到第二溶液；第一溶液和第二溶液混合均匀得到前驱液，前驱液通过水热反应在碳布上进行原位生长，得到NiS<subgt;2</subgt;/VS<subgt;2</subgt;复合材料；通过恒电位电沉积，在NiS<subgt;2</subgt;/VS<subgt;2</subgt;复合材料表面电沉积NiFe LDH，即得。本申请的制备方法原材料价格便宜，未使用贵金属材料，合成步骤简单，可操作性强；本申请显著降低了电荷传输阻力，扩大了双电层电容C<subgt;dl</subgt;，优化了电子构型，大大提高了NiFe LDH/NiS<subgt;2</subgt;/VS<subgt;2</subgt;电催化分解水的活性。技术研发人员：王婷霞,余晓皎,张旭,李珺鹏受保护的技术使用者：西安理工大学技术研发日：技术公布日：2024/4/17