一种二硫化钼/钴酸镍复合析氧电催化剂与其制备方法和应用

本申请属于催化剂，尤其涉及一种二硫化钼/钴酸镍复合析氧电催化剂与其制备方法和应用。

背景技术：

1、催化电解水制氢具有来源丰富和碳的零排放等优势，被认为是解决能源危机的有效途径。其中，水分解包括析氢反应和析氧反应两个半反应，由于析氧反应存在四电子转移过程，导致析氧反应动力学缓慢和过电位高。因此，开发廉价高效的析氧电催化剂至关重要。

2、钴酸镍具有电化学活性高、导电率好、环境友好以及成本低等优点，已被广泛用于提升氧还原反应动力学，但纯相钴酸镍为超级电容器材料，具有高的过电位，用于催化反应中会造成额外的能源消耗。为了优化钴酸镍的电催化性能，相关技术中公开了在负载型钴酸镍纳米材料中加入空心碳球构造富含氧空位的钴酸镍/空心碳球复合结构，从而基于空心碳球的高导电性和丰富活性位促进钴酸镍氧还原反应的氧吸附，以及基于氧空位降低钴酸镍氧还原反应的计算过电势。

3、然而，纯相二硫化钼因其惰性基面、低导电性以及较差的析氧反应本征活性和析氧反应动力学，使得现有技术中未将二硫化钼引入到负载型钴酸镍纳米材料中构造二硫化钼-钴酸镍复合结构，极大限制廉价高效的复合型钴酸镍析氧电催化剂的开发。

技术实现思路

1、本申请通过公开一种二硫化钼/钴酸镍复合析氧电催化剂与其制备方法和应用，有效解决了只能向负载型钴酸镍纳米材料复合高导电配体的技术问题。

2、为了实现上述目的，本申请的第一方面提供了一种二硫化钼/钴酸镍复合析氧电催化剂的制备方法。本申请的制备方法包括：

3、提供含有镍盐、钴盐和尿素的水溶液i；

4、使导电支撑体在所述水溶液i中进行水热反应后，洗涤处理，得到负载型镍-钴复合物前躯体；

5、将所述负载型镍-钴复合物前躯体置于空气中进行退火处理，获得负载型钴酸镍纳米线阵列；

6、以及，使所述负载型钴酸镍纳米线阵列在含有钼源和硫源的水溶液ii中进行水热反应后，洗涤处理，得到二硫化钼/钴酸镍复合析氧电催化剂。

7、在一些实施方案中，所述水溶液ii中还含有手性试剂和盐酸；

8、在一些实施方案中，所述手性试剂为r-(+)-α-甲基苄胺或s-(-)-α-甲基苄胺。

9、在一些实施方案中，制备所述含有钼源和硫源的水溶液ii的溶质为四硫代钼酸铵，或者，钼盐与硫源的组合；

10、其中，所述钼盐包括钼酸铵、钼酸钠二水合物；所述硫源包括硫脲、l-半胱氨酸。

11、在一些实施方案中，所述手性试剂与所述四硫代钼酸铵的摩尔比为0.5～1:1～5。

12、在一些实施方案中，所述水溶液i中含有的镍盐、钴盐和尿素的质量比为1:1～2:1～10；

13、其中，所述镍盐包括硝酸镍、氯化镍；所述钴盐包括硝酸钴、氯化钴。

14、在一些实施方案中，将所述负载型镍-钴复合物前躯体置于空气中进行退火处理时，退火温度为300～500℃，升温速率为1～10℃/min，时间为1～6h。

15、在一些实施方案中，所述导电支撑体为碳布、碳纸中的任一种。

16、在一些实施方案中，所述导电支撑体在所述水溶液i中进行水热反应时，反应温度为100～180℃，时间为4～20h。

17、在一些实施方案中，所述负载型钴酸镍纳米线阵列在含有钼源和硫源的水溶液ii中进行水热反应时，反应温度为160～220℃，时间为2～16h。

18、本申请的第二方面提供了根据本申请制备方法制备得到的二硫化钼/钴酸镍复合析氧电催化剂。

19、本申请的第三方面提供了本申请二硫化钼/钴酸镍复合析氧电催化剂在涉及析氧反应中的应用。

20、与现有技术相比，本申请实施例的优点或有益效果至少包括：

21、本申请提供的制备方法通过水热法制备出负载型钴酸镍纳米线阵列后，直接浸入含有钼源和硫源的水溶液中进行水热反应，即可使二硫化钼与钴酸镍复合形成可提供丰富电荷转移通道的异质结构，有助于增强电子的传输过程，从而赋予制备的二硫化钼/钴酸镍复合析氧电催化剂优异的导电性和丰富的活性位点，使得二硫化钼/钴酸镍复合析氧电催化剂在析氧反应方面显示出良好的电催化活性，克服了现有技术只能在负载型钴酸镍纳米材料中复合高导电性配体的技术偏见。另外，本申请制备方法的工艺条件可控，可以保证制备的二硫化钼/钴酸镍复合析氧电催化剂的析氧催化活性稳定，而且工艺简单易实施且制备效率低，有利于降低工业化生产的成本。

技术特征：

1.一种二硫化钼/钴酸镍复合析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水溶液ii中还含有手性试剂和盐酸；

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，制备所述含有钼源和硫源的水溶液ii的溶质为四硫代钼酸铵，或者，钼盐与硫源的组合；

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述手性试剂与所述四硫代钼酸铵的摩尔比为0.5～1:1～5。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水溶液i中含有的镍盐、钴盐和尿素的质量比为1:1～2:1～10；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述负载型镍-钴复合物前躯体置于空气中进行退火处理时，退火温度为300～500℃，升温速率为1～10℃/min，时间为1～6h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电支撑体为碳布、碳纸中的一种。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电支撑体在所述水溶液i中进行水热反应时，反应温度为100～180℃，时间为4～20h；

9.一种二硫化钼/钴酸镍复合析氧电催化剂，其特征在于，根据权利要求1～8任一所述制备方法制备得到。

10.一种根据权利要求9所述的二硫化钼/钴酸镍复合析氧电催化剂在涉及析氧反应中的应用。

技术总结本申请公开了一种二硫化钼/钴酸镍复合析氧电催化剂与其制备方法和应用，属于催化剂技术领域。本申请制备方法包括：提供含有镍盐、钴盐和尿素的水溶i，并使导电支撑体在含有镍盐、钴盐和尿素的水溶液i中进行水热反应后，空气中退火处理，得到负载型钴酸镍纳米线阵列，再使负载型钴酸镍纳米线阵列在含有钼源和硫源的水溶液ii中进行水热反应，即得二硫化钼/钴酸镍复合析氧电催化剂。本申请制备方法能够使二硫化钼与钴酸镍复合形成可提供丰富电荷转移通道的异质结构，有助于增强电子的传输过程，从而赋予制备的二硫化钼/钴酸镍复合析氧电催化剂优异的导电性和丰富的活性位点，使其在析氧反应方面显示出良好的电催化活性。技术研发人员：范金辰,郑骏杰,杨伟伟,郝伟举,毕庆员受保护的技术使用者：上海理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/23