一种高效Ni17W3/WC电催化材料及其制备方法和应用

本发明属于功能材料，涉及电催化材料，具体涉及一种高效ni17w3/wc电催化材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、传统化石能源的广泛使用促进了工业快速发展，但对环境造成了一定的污染。清洁能源的开发利用有助于缓解能源问题。氢能是一种高能量密度的清洁能源，具有燃烧热值大、重量轻、可存储运输、环境友好以及可再生等特点，被认为是新一轮能源革命中最具潜力的绿色能源。与高温裂解天然气法和水煤气法等传统制氢技术相比，电解水制氢技术具有较为简单的生产工艺，同时该方法所需原料为水，电解得到的氢气纯度高，是一种高效且环保的制氢方法，具有广阔的应用前景。

2、在电催化水分解体系中，反应的能量效率和稳定性是电解水产氢的重要评价指标。催化剂的使用可以改变电催化析氢过程中的电子转移路径和反应能垒，进而有效地降低反应过电势，提升电解水产氢的转化效率。pt基贵金属材料在电催化制氢领域展现出优异的性能，但因价格昂贵，限制了它在电解水产氢中的广泛应用。因此，需要开发高效的非贵金属电解水催化剂。过渡金属(如fe,co,ni,cu,mo,w等)具有独特的d电子结构，反应过程中易发生电子的转移和传递，同时可以形成多样的配位模式，有利于催化剂本征活性的提升，因此被广泛用于构筑非贵金属催化剂。目前报道的大多数单金属碳化物性能并没有达到预期的结果，通过掺杂、形成异质结构或构筑双金属甚至多金属碳化物有利于电子转移，从而促进其催化活性。因此，本发明通过构筑合金和碳化物相结合的方式，使导电性增加的同时又提高其稳定性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高效ni17w3/wc电催化材料及其制备方法和应用，合成方法简单、条件易控制、制备周期短、成本低，在碱性电解液中表现出良好的析氢性能。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种高效ni17w3/wc电催化材料的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤1、按照六水合氯化镍和六氯化钨的摩尔比为(0.6～3.6)：1称取六水合氯化镍和六氯化钨，置于烧杯中加入去离子水溶解，再加氨水调节ph至中性，并放在恒温加热磁力搅拌器上于50～80℃搅拌2～10h，使其充分反应，待反应结束后冷却至室温，经过高速离心分离出固体物质，清洗、干燥得到前驱体粉末；

5、步骤2、按照六氯化钨与六亚甲基四胺的摩尔比为(5～16)：10，称取六亚甲基四胺放入研钵中，并将步骤1制备的前驱体粉末倒入研钵中混合均匀，并充分研磨至粘稠状；

6、步骤3、将步骤2研磨好的物质置于磁舟中一并放入管式炉中，在ar/h2混合气保护气氛下进行烧结，烧结温度设置在600～900℃之间，反应时间为1～6h，待反应结束冷却至室温后取出，再用研钵将其研磨至粉状，得到最终产物ni17w3/wc。

7、本发明还具有以下技术特征：

8、优选的，步骤1中所述的清洗为使用蒸馏水和乙醇交替清洗3～5次。

9、优选的，步骤1中所述的干燥为60℃干燥8～12小时。

10、优选的，步骤2中所述的充分研磨时间为15～20分钟。

11、优选的，步骤3中所述的ar/h2混合气中h2的体积占比为10％。

12、本发明还保护一种采用如上所述的方法制备的高效ni17w3/wc电催化材料及其在碱性电解液电解析氢过程中的应用。

13、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

14、本发明的ni17w3/wc电催化材料，在过渡金属ni17w3合金中引入wc，wc中碳原子的引入会增加金属间的距离，导致过渡金属的d能带收缩，费米能级态密度增加，能够加速离子之间的传输速率，制备出的ni17w3/wc电催化材料表现出较高的电催化反应活性、良好的导电性、持久的耐腐蚀性特点，在碱性电解液中表现出优异的电催化析氢性能，成为电解水产氢领域中取代pt基贵金属催化剂的理想材料；

15、本发明方法工艺简单、制备时长短、价格低廉、无大型反应设备和严苛的条件，原料和最终产物属于环境友好型材料。

技术特征：

1.一种高效ni17w3/wc电催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的高效ni17w3/wc电催化材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的清洗为使用蒸馏水和乙醇交替清洗3～5次。

3.如权利要求1所述的高效ni17w3/wc电催化材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的干燥为60℃干燥8～12小时。

4.如权利要求1所述的高效ni17w3/wc电催化材料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述的充分研磨时间为15～20分钟。

5.如权利要求1所述的高效ni17w3/wc电催化材料的制备方法，其特征在于，步骤3中所述的ar/h2混合气中h2的体积占比为10％。

6.一种采用权利要求1至5中任一项所述的方法制备的高效ni17w3/wc电催化材料。

7.一种如权利要求6所述的高效ni17w3/wc电催化材料在碱性电解液电解析氢过程中的应用。

技术总结本发明公开了一种高效Ni<subgt;17</subgt;W<subgt;3</subgt;/WC电催化材料及其制备方法和应用，制备方法包括：称取六水合氯化镍和六氯化钨，置于烧杯中加入氨水再加入去离子水溶解，并放在恒温加热磁力搅拌器上充分搅拌反应，得到前驱体粉末；称取六亚甲基四胺放入研钵中，并将前驱体粉末倒入研钵中混合均匀，并充分研磨至粘稠状；将研磨好的物质置于磁舟中一并放入管式炉中，在Ar/H<subgt;2</subgt;混合气保护气氛下进行烧结，得到最终产物Ni<subgt;17</subgt;W<subgt;3</subgt;/WC，该材料在碱性电解液中表现出优异的电催化析氢性能，成为电解水产氢领域中取代Pt基贵金属催化剂的理想材料；制备方法工艺简单、制备时长短、价格低廉、无大型反应设备和严苛的条件，原料和最终产物属于环境友好型材料。技术研发人员：冯亮亮,周梦菲,苏子晗,赵凯凯,李宇航,刘瑞,陈静怡,孙钰杰受保护的技术使用者：陕西科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29