[发明专利]一种用于全解水的Co9

说明书

本发明提供了一种用于全解水的Co₉S₈/N‑CCA复合电极，其中N‑CCA中包括有底部的碳片和垂直与碳片表面的碳柱状阵列，所述阵列的长度为10‑20微米，直径为0.5‑0.7μm，所述底部的碳片厚度≥20微米，所述Co₉S₈集中分布与CCA的顶端，呈纳米片花结构,其中CCA通过电化学模板法制备，通过水热法对电极进行硫化和氮化,所述在全解水中使用Co₉S₈/CCA具有较高的HER和OER催化活性。

技术领域

本发明属于电化学全解水技术领域，涉及使用电化学模板法和水热法制备复合催化电极领域。

背景技术

电解水是一种极具吸引力的制氢技术，具有零碳排放、产品纯度高和储存间歇性可再生能源（如风能和太阳能）的能力，电解水通常在 1.8-2.0 V 的电压下工作，相对于理论上的 1.23 V，使用高效的电解水催化剂可以有效地改善析氢、析氧的动力学缓慢的问题，从而降低过电位。目前最好的析氢和析氧的电催化剂分别是铂基材料和钌或铱的氧化物，但由于其稀缺性和高成本阻碍了它的广泛应用，目前科研工作者主要致力于研究非贵金属催化剂，包括过渡金属化合物，如硫化物、硒化物、磷化物、碳化物、氮化物，合金、氢氧化物、磷酸盐等。然而，目前大多数非贵金属电催化材料的活性和稳定性远不能令人满意。

在实际的水电解中，HER 和 OER 催化剂是在同一种电解液中工作的，这种电解液通常是强酸或强碱溶液，以减小过电位。大多数非贵金属为基础的析氢催化剂（例如：硫化物、磷化物、碳化物和氮化物）在酸性介质中表现出最高的催化活性，而析氧催化剂（例如：过渡金属氢氧化物和氧化物）仅在碱性电解质中表现良好。工作条件的不匹配给寻找合适的催化剂带来了一定困难，如何将这两种电催化剂在一个电解槽中很好地耦合在一起，以实现整体水分解具有一定难度，开发一种能同时有效催化 HER 和 OER 的双功能电催化剂，不但可以简化电解槽的设计，避免不同电催化剂在两个电极上产生有害的交叉效应，而且能够降低器件制造成本。因此，人们致力于开发高性能水电解双功能催化剂，特别是开发创造具有 HER 和 OER 双功能的催化剂成为了当前的研究热点。

CN108816250 A一种纳米棒阵列复合材料及其制备方法和应用，包括如下步骤：

包括以下步骤：

(1)：将泡沫镍进行预处理，以去除泡沫镍表面的氧化物；

(2)：获得含有钴源、钼源、硫源及水合肼的反应物水溶液；

(3)：将泡沫镍置于所述反应物水溶液中，进行水热反应；水热反应温度为180-220℃，优选为200℃，水热反应时间为18-26小时，优选为24小时；

(4)：反应结束后，洗涤，干燥，得到Co9S8/MoS2/Ni3S2/NF纳米棒阵列复合材料。

复合材料，以泡沫镍为基底，所述泡沫镍部分硫化形成Ni3S2纳米棒，排列生长于泡沫镍基底上；所述Co9S8及MoS2分别以超薄纳米片的形式生长在所述Ni3S2纳米棒上，所述的Co9S8/MoS2/Ni3S2/NF纳米棒阵列复合材料，能同时催化OER和HER反应，是一种双功能催化剂；由于该材料由超薄纳米片组装而成，具有大的比表面积，多的暴露的活性位点，同时引入导电性良好的泡沫镍作基底，具有良好的导电性和高催化活性；本复合材料通过一步水热法合成，操作简便。