[发明专利]一种电解水产氢催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及催化剂材料的制备及应用技术领域，具体涉及一种电解水产氢催化剂的制备方法，该采用一种熔盐合成法，以氯化钴作为模板和钴源，硫脲作为氮源和硫源，葡萄糖作为碳源。室温条件下，在玛瑙研砵中手动研磨30min，所得的蓝色粉末通过管式炉高温焙烧制备电解水产氢催化剂，通过控制焙烧温度可以达到调节材料孔道结构和杂原子含量。该方法产物产率高，达41％，该材料可以作为电解水产氢催化剂，是十分理想的制备电解水产氢催化剂的方法。

技术领域

本发明涉及催化剂材料的制备及应用技术领域，具体涉及一种电解水产氢催化剂的制备方法。

背景技术

现如今科学技术不仅推动了社会的进步，给我们的生活带来了许多的便利，同时也带来了一些不利影响，例如化石能源等不可再生能源的不断消耗使人类遭受能源危机。同时其燃烧产物CO₂、SO₂等气体也引发了相应的环境问题，这些气体排放到空气中造成的温室效应和空气污染正逐步侵蚀着人类的家园。

为了满足全球日益增长的能源需求，需要发掘更多的可持续能源来代替目前的化石燃料。氢能作为一种清洁无污染，发热量高且在世界范围内分布较广泛的能源，正逐渐受到人们的青睐。氢气的主要原料是水，它有两个显著的优点，一个是在地球上储量丰富，另一个是可再生，是一种环境友好型资源。

目前比较简便的制备的氢气方法是电解水制备氢气，电解水制氢的主要过程是将化学能转换为电能，在阴极产生氢气，阳极产生氧气。电解水制氢方法的优点是电解水制氢的效率相对较高，一般可以达到75％-85％，且操作简单环境友好。而该方法的缺点是解水过程中，因为能耗过大从而导致了成本的大幅度提升。对于常用的Pt、Pd等贵金属来说，虽然它们在析氢反应中有较低的过电位，但是由于价格高昂且丰度较低，使其大规模推广受到了阻碍。越来越多的科学家开始致力于制备出一种电催化活性较高的非贵金属电极材料用于析氢反应。

电解水产氢催化剂的合成方法和过程会直接影响材料的结构特征与性能，合成方法和模板剂的选择是决定性的影响因素，反应温度、反应时间和焙烧温度也对催化剂的结构和性能有重要的影响。

金属硫化物和多孔碳的复合材料是一种高效的电解水产氢催化剂，然而，该材料的合成过程中需要大量的溶剂，会对环境造成污染。因此，更加方便和更为绿色的无溶剂的合成方向有待于开发。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供采用一种熔盐合成法，以氯化钴作为模板和钴源，硫脲作为氮源和硫源，葡萄糖作为碳源。室温条件下，在玛瑙研砵中手动研磨30min，所得的蓝色粉末通过管式炉高温焙烧制备电解水产氢催化剂，通过控制焙烧温度可以达到调节材料孔道结构和杂原子含量，提高化学物理性能，该材料可以作为电解水产氢催化剂。

本发明使用的化学物质材料为：氯化钴，硫脲，葡萄糖，其组合准备用量如下：以克、毫升为计量单位

制备方法如下：

(1)精选化学物质材料

对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：

(2)合成电解水产氢催化剂

电解水产氢催化剂的合成是在氮气保护下进行的，先在室温下手动研磨，之后在氮气条件下高温焙烧；

称取氯化钴1.0±0.05g、硫脲1.0±0.05g，葡萄糖2.0±0.05g；加入到玛瑙研砵中，手动研磨30min；

(3)焙烧

将上一步所得蓝色粉末在氮气保护下的管式炉中焙烧，升温速率为1℃min^-1，温度为800-1000℃。

(4)洗涤、抽滤