本发明涉及材料制备，具体涉及一种以废弃航天磁材制备铁掺杂钴镍硫化物催化剂的方法。
背景技术：
1、随着航天事业的飞速发展，废弃航天磁性材料作为一种重要的工业废弃物，其合理处理与再利用问题日益凸显。废弃航天磁性材料是指在航天器的研制、使用或维修过程中被废弃的磁性材料。航天磁性材料通常包括磁性合金、磁体和永磁材料等。这些材料中含有大量的钴、镍等贵金属元素，具有很高的回收价值。
2、低共熔溶剂作为一种新兴的绿色溶剂，具有导电性高、可降解好、无毒等特点，在生物催化转化、无机材料合成和电化学等各个领域的应用被广泛的应用。离子热法作为一种高效的合成技术，为无机材料的制备过程提供了精准的控制，该方法利用离子液体的性质，为设计和生产可控的纳米材料开辟了新的路径。利用低共熔溶剂浸出法和离子热还原法，将废航天磁性中的高价元素转化为铁掺杂钴镍硫化物电解水催化材料，通过优化浸出工艺离子热还原的工艺参数，我们期望能够制备出具有优异性能的电解水析氢和析氧双功能材料。
3、电催化剂是一种能够提升化学反应速率，同时不改变反应整体能量变化的特殊物质。它在反应过程中并不直接参与，因此其质量和化学特性在反应前后保持一致。对于催化剂的基本要求是，它应当能够显著调整反应速度，但不对反应的最终平衡状态造成影响。迄今为止，铂基材料依然是析氢反应中最为高效的电催化剂，而钌/铱基材料在析氧反应中展现出最佳电催化性能。然而，这些稀贵金属电催化剂不仅成本高昂，而且储存颇具挑战。因此，开发一种既具有高能量转换效率又具备低催化过电位的高效电催化材料，对于促进电解水析氢和析氧反应过程具有至关重要的意义。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有的催化剂价格高昂、储存困难的问题，提供一种以废弃航天磁材制备铁掺杂钴镍硫化物催化剂的方法。
2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
3、一种以废弃航天磁材制备铁掺杂钴镍硫化物催化剂的方法，其关键在于，包括以下步骤：
4、s1：将废弃航天磁性材料预处理后与添加剂m混合、研磨，转移至500～550℃电炉中焙烧6～8小时，随炉冷却至室温取出焙烧产物，得到焙烧料a，将其密封保存备用；
5、s2：将焙烧料a加入到80～120℃的低共熔离子液体中搅拌浸出，得到浸出液b；
6、s3：将浸出液b的温度降至50～60℃，后将硫代乙酰胺加入到浸出液b中，搅拌溶解得到溶液c；
7、s4：将氢氧化钾加入到溶液c中搅拌溶解得到溶液d；
8、s5：将溶液d移至95～120℃的石英反应容器中搅拌反应10～15小时，反应结束后分离出黑色粉末产物:；
9、s6：经纯水-无水乙醇-纯水循环冲洗3次，真空干燥洗涤后的产物，即得铁掺杂钴镍硫化物电解水催化剂纳米粉末。
10、可选地，步骤s1中，废弃航天磁性材料中钴含量为5～40％，镍含量为1～25％，铁含量4～40％。
11、可选地，步骤s1中，废弃航天磁性材料预处理方法为破碎至过200～300目，浸泡于20～40％的氯化钙溶液中10～15分钟，清水漂洗后再浸泡于10～15％氢氧化钠溶液中10～15分钟，清水漂洗2-3遍，烘干。
12、可选地，步骤s1中，添加剂m为氯化钠与硫酸钠的混合物，氯化钠的加入量为0.2～0.5％，硫酸钠的加入量为1～2％，氯化钠与硫酸钠的质量配比为1：(4～5)。
13、可选地，步骤s2中，所述低共熔离子液体为氯化胆碱与乙二醇在40～50℃下按照摩尔比1：(2～4)混合后得到的有机溶剂。
14、可选地，步骤s1中，焙烧料a的粒度为50～60微米。
15、可选地，步骤s2中，低共熔离子液体中a的加入量为10～300克每升，搅拌速度为300～500转每分钟，浸出时间6～12小时。
16、可选地，步骤s3中，硫代乙酰胺为无水试剂，用量为0.5～2克每升；步骤s4中氢氧化钾的用量为5～15克每升，硫代乙酰胺加入量与浸出液b中钴含量的摩尔比值为(2～3)：1，氢氧化钾加入量与浸出液b中钴含量的摩尔比值为(2～3)：1。
17、作为优选，溶液加入到石英反应容器后，控制油浴锅转速为300转/分钟，在温度为100℃条件下先搅拌10分钟，再停止搅拌静置反应15小时。
18、基于上述方法，本发明还提供一种铁掺杂钴镍硫化物催化剂，其关键在于，采用前文所述的以废弃航天磁材制备铁掺杂钴镍硫化物催化剂的方法制备而成。
19、此外，本发明还提供一种如前文所述的铁掺杂钴镍硫化物催化剂在碱性条件下电解水中作为电催化剂的应用。
20、与现有技术相比，本发明具有如下优点：
21、1、本发明具有制备方法简单、易于操作、安全性高的优点。所使用的低共溶离子液体有良好的溶解性，能选择性的溶解废航天磁性材料中的有价元素，使其中的钴及其他有价元素以离子形式释放到溶液中，实现与其他杂质的初步分离；低共溶离子液体可以在铁掺杂钴镍硫化物电解水催化剂表面发生吸附或化学反应，对其表面进行修饰和改变表面的电子结构和化学性质，提高电催化剂对反应物的吸附和活化能力，进而增强电催化剂的性能；在制备和后续处理过程中，能够在铁掺杂钴镍硫化物电解水催化剂颗粒表面形成保护膜，防止钴被氧化，同时也能抑制颗粒的团聚，保持电催化剂的高分散性和稳定性；作为反应介质，低共溶离子液体能够为制备铁掺杂钴镍硫化物催化剂的化学反应提供一个独特的微环境，影响反应的动力学和热力学过程，促进反应的进行，提高反应的效率和产率。
22、2、低共熔溶剂可以选择性浸出废弃航天磁性材料中的有价元素，创新的利用des对钴氧化物和镍氧化物展现出的选择性溶解能力(溶解率>95％)，对al2o3、sio2、cao、mgo等脉石成分几乎不溶解，且对feox杂质的溶解率低于0.5％，实现有价元素的靶向溶解，达到浸出过程的本征抑杂的效果。利用des选择性浸出废弃航天磁性材料的焙烧料，并在浸出液中直接离子热硫化制备纳米铁掺杂钴镍硫化物，通过调控离子热反应，还能控制少量铁元素的掺杂引入，提高催化剂电解水性能。
23、3、采用des选择性浸出废弃航天磁性材料的焙烧料，相较于传统火法冶炼或湿法提取的多阶工艺(流程>10道工序)，该技术可减少3-5级除杂单元，缩短转化路径60％以上。在浸出液中通过直接离子热硫化制备纳米铁掺杂钴镍硫化物，并利用废弃资源制造电解水催化剂，不仅能够显著降低能耗和减少废渣排放，还大幅提升了废弃资源的利用率。这一方法兼具环保价值和现实意义，为资源高效利用和可持续发展提供了重要支持。
1.一种以废弃航天磁材制备铁掺杂钴镍硫化物催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的以废弃航天磁材制备铁掺杂钴镍硫化物催化剂的方法，其特征在于，步骤s1中，废弃航天磁性材料中钴含量为5～40％，镍含量为1～25％，铁含量4～40％。
3.根据权利要求1所述的以废弃航天磁材制备铁掺杂钴镍硫化物催化剂的方法，其特征在于，步骤s1中，废弃航天磁性材料预处理方法为破碎至过200～300目，浸泡于20～40％的氯化钙溶液中10～15分钟，清水漂洗后再浸泡于10～15％氢氧化钠溶液中10～15分钟，清水漂洗2-3遍，烘干。
4.根据权利要求1所述的以废弃航天磁材制备铁掺杂钴镍硫化物催化剂的方法，其特征在于，步骤s1中，添加剂m为氯化钠与硫酸钠的混合物，氯化钠的加入量为0.2～0.5％，硫酸钠的加入量为1～2％，氯化钠与硫酸钠的质量配比为1：(4～5)。
5.根据权利要求1所述的以废弃航天磁材制备铁掺杂钴镍硫化物催化剂的方法，其特征在于，步骤s2中，所述低共熔离子液体为氯化胆碱与乙二醇在40～50℃下按照摩尔比1：(2～4)混合后得到的有机溶剂。
6.根据权利要求1所述的以废弃航天磁材制备铁掺杂钴镍硫化物催化剂的方法，其特征在于，步骤s1中，焙烧料a的粒度为50～60微米。
7.根据权利要求1所述的以废弃航天磁材制备铁掺杂钴镍硫化物催化剂的方法，其特征在于，步骤s2中，低共熔离子液体中a的加入量为10～300克每升，搅拌速度为300～500转每分钟，浸出时间6～12小时。
8.根据权利要求1所述的以废弃航天磁材制备铁掺杂钴镍硫化物催化剂的方法，其特征在于，步骤s3中，硫代乙酰胺为无水试剂，用量为0.5～2克每升；步骤s4中氢氧化钾的用量为5～15克每升，硫代乙酰胺加入量与浸出液b中钴含量的摩尔比值为(2～3)：1，氢氧化钾加入量与浸出液b中钴含量的摩尔比值为(2～3)：1。
9.一种铁掺杂钴镍硫化物催化剂，其特征在于，采用权利要求1-8任一所述的以废弃航天磁材制备铁掺杂钴镍硫化物催化剂的方法制备而成。
10.一种如权利要求9所述的铁掺杂钴镍硫化物催化剂在碱性条件下电解水中作为电催化剂的应用。