[发明专利]一种组成可控的镍钴化合物纳米线及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种组成可控的镍钴化合物纳米线及其制备方法与应用，该组成可控的镍钴化合物纳米线其通式为：NiCo₂(S_1‑xSe_x)₄，0＜x＜1；其形貌为多个小颗粒串联成的珍珠状纳米线。其制备方法：将硝酸镍、硝酸钴和尿素在水中混合在一起制得前驱体混合溶液；将基底与前驱体混合溶液一并转移到高压釜中在80～150℃下反应200～400分钟，制得NiCo₂(OH)(CO₃)₂纳米线；对基底及NiCo₂(OH)(CO₃)₂纳米线进行干燥，再置于硫粉和硒粉混合粉末中，并在保护气体中以400～500℃加热0.5～2小时冷却至室温即可。本发明不仅具有更好的电解水催化性能，而且制备工艺简单、快速高效、成本低廉、环保无污染，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及镍钴纳米材料领域，尤其涉及一种组成可控的镍钴化合物纳米线及其制备方法与应用。

背景技术

随着能源问题和环境问题的日益突出，寻找一种可再生、环境友好的新型能源成为全球关注的焦点。氢能具有效率高、无污染等优点，因此一直被认为是最理想、最有潜力的能源载体，但是目前的制氢技术大多具有耗能高、效率低等缺点，这使得制氢成本非常高，因此目前还很难实现大规模商业应用。

目前，现有的制氢技术主要包括太阳能光电制氢、电解水制氢、重整生物质制氢、光生物制氢和光催化制氢等；其中的电解水制氢具有效率高、易形成产业化等优点，因此电解水制氢是目前研究最广泛、最有前景的制氢方式之一。

在现有的电解水制氢技术中，铂族金属是最有效的电解水制氢催化剂，但铂族金属材料稀少、价格昂贵，因此发展一种环境友好、成本廉价、高效稳定的电解水制氢催化剂一直是本领域的研究重点。目前的研究发现：过渡金属硫化物和硒化物具有溶解性低、催化活性高、化学性质稳定等特点，在电解水制氢方面也取得了较好的性能，但其电解水催化性能仍不是很理想。

发明内容

针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种组成可控的镍钴化合物纳米线及其制备方法与应用，不仅比过渡金属硫化物和硒化物具有更好的电解水催化性能，而且制备工艺简单、快速高效、成本低廉、环保无污染，适合大规模工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种组成可控的镍钴化合物纳米线，其通式为：NiCo₂(S_1-xSe_x)₄，并且0＜x＜1；其形貌为多个小颗粒串联成的珍珠状纳米线。优选地，所述的x的取值为0.33＜x＜0.67。

一种组成可控的镍钴化合物纳米线的制备方法，包括以下步骤：

步骤A、将硝酸镍、硝酸钴和尿素混合在一起，从而制得硝酸镍浓度为0.5～2.0毫摩尔/升、硝酸钴浓度为0.25～1.0毫摩尔/升、尿素浓度为5～10毫摩尔/升的前驱体混合溶液；

步骤B、将基底与所述的前驱体混合溶液一并转移到高压釜中，并在80～150℃下反应200～400分钟，从而在所述的基底上制得NiCo₂(OH)(CO₃)₂纳米线；

步骤C、对所述的基底以及基底上的NiCo₂(OH)(CO₃)₂纳米线进行干燥，然后按照所述的前驱体混合溶液:硫粉和硒粉混合粉末＝1:5～20的质量比，将基底连同NiCo₂(OH)(CO₃)₂纳米线一起置于硫粉和硒粉混合粉末中，并在保护气体的保护下以400～500℃加热0.5～2小时，再冷却至室温，从而在基底上制得上述技术方案中所述的组成可控的镍钴化合物纳米线。