[发明专利]一种电解水用Ni3

说明书

本发明公开了一种电解水用Ni₃S₂电极材料及其制备方法，包括以下步骤：(1)将经过预处理的镍基物质悬空放入反应釜中，保证泡沫镍水平放置；(2)将硫化钠溶于去离子水中，混合均匀后转移至反应釜中，在一定的条件下将反应釜置于鼓风干燥箱中进行反应，溶液中，硫化钠和水反应生成硫化氢气体，硫化氢气体直接与镍基物质进行反应，反应完毕后无需清洗，直接干燥，得到Ni₃S₂电极材料。其原料来源广，价低，不采用有机溶剂，环境友好；工艺简单，成本低，且在120℃低温下具备良好的析氢和析氧特性，电解水效果好，适用于工业化推广应用。

技术领域

本发明涉及电解水应用领域，具体涉及一种采用蒸汽浴制备的硫属非贵金属电极材料，具有良好的析氢析氧特性，特别适用于电解水。

背景技术

电解水技术能够有效实现化学能与电能的转换,对高效利用可再生洁净能源、缓解能源危机和环境污染发挥着重要作用。催化剂是电催化反应的关键,高效的电催化剂能够有效降低反应过程所需的能耗。过渡金属(铁、钴、镍、锰、钼)基催化剂，作为电解水催化剂展现了优异的催化性能，有望成为贵金属催化剂的替代品。近年来随着对Ni的硫化物的深入研究，其作为电解水的电极材料也倍受关注。专利CN108315761A公开了一种电解水制氢用二硫化三镍-镍电极材料的制备方法，其采用硫脲作为硫源，将硫脲完全与乙醇溶解，得到硫源溶液，在氩气的气氛下，使硫源溶液蒸发，得到溶解有硫脲的乙醇蒸汽，将上述蒸汽和氨气均通入反应器中，领用等离子体对所述泡沫镍进行刻蚀处理，冷却得到二硫化三镍-镍电极材料。专利CN109112566A公开了一种用于电解水析氧反应的微量铁离子掺杂的二硫化三镍催化剂，其以氯化镍、氯化亚铁、硫代硫酸钠、硫脲、PEG-1000、硼酸和二次蒸馏水作为原料，将上述原料混合均匀，加入盐酸控制体系的pH值为3-5，制备成电沉积液，然后以金属或泡沫镍为工作电极，放入步骤(1)制备的电沉积液中，在一定的条件下，通过循环伏安法在工作电极上沉积铁离子掺杂的二硫化三镍。现有制备二硫化三镍的方法，工艺复杂，难以实现工业化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，寻求设计一种简单高效制备电解水用Ni₃S₂电极材料的方法，以硫化钠和水为原料，采用蒸汽浴，在泡沫镍的表面原位生长Ni₃S₂电极材料。其解决了现有用于电解水的Ni₃S₂电极材料制备过程复杂，难以同时具备良好的析氢析氧性能的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电解水用Ni₃S₂电极材料及其制备方法，包括以下步骤：

(1)将经过预处理的镍基物质悬空放入反应釜中，保证泡沫镍水平放置；

(2)将硫化钠溶于去离子水中，混合均匀后转移至反应釜中，在一定的条件下将反应釜置于鼓风干燥箱中进行反应，溶液中，硫化钠和水反应生成硫化氢气体，硫化氢气体直接与镍基物质进行反应，反应完毕后无需清洗，直接干燥，得到Ni₃S₂电极材料。

进一步地，所述镍基物质包括但不限于泡沫镍、纳米线，纳米片，优选为泡沫镍。

进一步地，所述步骤(2)中，鼓风干燥箱中设定温度为100-160℃，反应时间为2-8h，硫化钠用量为2-8mmol，去离子水体积为30ml，泡沫镍尺寸为4×4cm²。

优选地，步骤(2)的反应温度为120℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)原料来源广，价低，不采用有机溶剂，环境友好；(2)工艺简单，成本低，且在120℃低温下具备良好的析氢和析氧特性，电解水效果好，适用于工业化推广应用。

附图说明