[发明专利]三维共连续大孔异质结构硫化物全解水催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种三维共连续大孔异质结构硫化物全解水催化剂的制备方法，包括以下步骤：镍钴氢氧化物大孔凝胶的制备；将镍钴氢氧化物大孔凝胶切碎，于空气气氛中热处理，得到NiCosubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;块体，采用升华硫对NiCosubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;块体进行硫化得到能作为全解水催化剂的Ni‑Co‑S三元硫化物。本发明使用溶胶‑凝胶法和气相硫化法相结合的方式制备了稳定的三维共连续大孔异质结构硫化物全解水催化剂，不仅具有独特的大孔骨架形貌，并且具有较高的催化性能，催化剂在较大电流下长时间催化反应中具有很好的稳定性。

技术领域

本发明涉及清洁可再生氢能源的有效制备领域，特别是高性能稳定全解水催化剂领域中的过渡金属硫化物异质结构催化剂的制备方法。

背景技术

如今随着化石能源的不断消耗，伴随产生的能源不足和环境污染的问题成文困扰人类社会的重大问题，因此提倡使用可持续的清洁能源逐渐成为能源方面的主流。电解水制氢被认为是一种很有前景的能源解决方案，可以将不稳定产出的能量形式(如太阳能和风能)转化和存储为可运输的清洁氢能，从而生产不受地域和时间影响的稳定产出的能源形式。整个电解水反应包括阳极的析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)和阴极的析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)，理论上讲，将水电解生成H₂和O₂的反应最低需要1.23V的电位来驱动反应，但因为要克服OER和HER固有的迟缓动力学过程所造成的能量势垒，实际中需要额外增加一定的电位来使反应发生，该额外的差值称为过电势，它的大小决定了电催化剂的效率。在目前的众多研究中，贵金属基电催化剂在电解水性能和稳定性方面仍处于领先地位，如Ir/Ru基化合物催化OER和Pt基金属的催化HER等。然而，由于贵金属催化剂的高成本和稀缺性的限制，很难将其应用到实际生产中。因此，制备高催化活性、稳定性好、使用寿命长的非贵金属基催化剂备受关注。目前大量研究在致力于使用非贵金属基氧化物、硫化物、磷化物和硒化物等材料来制备具有较高催化性能和稳定性的电催化剂。并且，考虑到成本问题，双功能全解水催化剂在未来实际应用中具有更大的优势，因此材料对全解水的催化能力就显得十分重要。