[发明专利]一种镍基化合物@MoS2

说明书

本发明涉及电催化析氢领域一种镍基化合物@MoS₂核壳纳米材料的制备及其应用。本发明目的是解决现有技术合成高性能电催化剂的原材料储备稀少、析氢反应过电位较高、造价昂贵的问题。本专利设计与研制了一种镍基化合物@MoS₂核壳纳米材料。所采用的方法：以Keggin型多酸钴钼十二、硒粉、泡沫镍和硫代乙酰胺为原料，采用两步水热合成法，制备的镍基化合物@MoS₂核壳纳米材料可适用于碱性电解液中的电催化析氢反应且具有低析氢过电位和高催化产氢活性的特点。

技术领域

本发明涉及电催化析氢领域，特别涉及一种镍基化合物@MoS₂核壳纳米材料的制备

背景技术

随着社会的发展对能源需求的迫切需要、化石燃料的日渐枯竭，生态友好、可持续的氢能源引起人们极大地关注。其中，电催化分解水制氢是一条清洁、简便、可再生的可有效缓解能源需求的途径。目前，传统的，较为优异的电催化剂是基于贵金属材料的催化剂，贵金属Pt催化活性强，在电催化析氢领域备受关注，但其稀有性以及昂贵的价格限制了其应用市场。多酸具有良好的氧化还原能力，可以可逆地接受和释放一个或多个电子。而电化学反应正是通过电子转移发生，所以这为其作为电催化剂提供了可能。并且多酸合成方法简单、成本低廉、结构缤纷多样、具有氧化还原活性高的金属元素，多酸可以通过共价键与有机体系结合为多酸基无机-有机杂化化合物，还可以取代@掺杂其他元素，形成的杂多酸纳米团簇，这样可以对多酸的电化学等性质进行一定的调节。并且，通过一些手段使多酸与其他物质结合为复合材料也是调节多酸本身性能的手段。并且泡沫镍是具有三维多孔结构的高导电材料。因此，以多酸为原料制备高活性、高稳定性和导电性的多金属复合材料是一项有前途且有意义的工作。

发明内容

为了克服传统电催化析氢催化剂价格昂贵以及多酸作为原料稳定性差、导电性差、等的不足，本发明提供了一种制备简单、价格低廉的方法且制备出一种镍基化合物@MoS₂核壳纳米材料作为电催化析氢催化剂材料具有较高的比表面积、较高的电催化性能和良好的稳定性等优点。

本发明的目的是这样实现的：

一种镍基化合物@MoS₂核壳纳米材料的制备，包括以下步骤：

(1)将NF(泡沫镍)裁剪成约1x1.5cm²的长方形方块，依次用丙酮、乙醇和去离子水对其进行超声处理30min，再用去离子水反复冲洗泡沫镍，放入烘箱中80℃烘干过夜备用。

(2)将0.05g硒粉加入到容积为25ml的高压反应釜聚四氟乙烯内胆中，随后依次加入 3ml去离子水和2ml乙二胺，室温下磁力搅拌10min使其混合均匀，再向其中加入2片清洗好的NF，搅拌10min。密封后将反应釜放入180℃的电热鼓风干燥箱中保温3h后取出，用去离子水清洗，之后放入干燥箱中室温条件下干燥6h，得到树状Ni₃Se₂前置结构。

(3)称取0.15g钴钼十二多酸和0.3g硫代乙酰胺溶解于10ml的去离子水中，室温搅拌5min，注入容积为25ml的聚四氟乙烯内衬中，随后放入两片处理好的NF。密封后将反应釜放入140℃的电热鼓风干燥箱中保温20h后取出，用去离子水清洗，然后放入 60℃干燥箱中干燥12h。

上述的镍基化合物@MoS₂核壳纳米材料的应用，主要是在电催化分解水析氢方面。

上述应用方法如下：以1.0摩尔每升氢氧化钾水溶液作为电解液溶液，所述镍基化合物@MoS₂核壳纳米材料作为工作电极，以饱和甘汞电极为参比电极，碳棒电极作为对电极，如此搭建三电极体系。在碱性电解质溶液中，当电流密度为10mAcm^-2时，过电位为56mV，并可保持稳定工作状态24个小时。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：