一种析氢催化剂及其制备方法_2

文档序号:9799186阅读:来源:国知局
为所述铜盐的2.5-4倍。
[0028]本发明利用水热法及水浴法制备所述析氢催化剂,操作简单,快速。
[0029]本发明提供的制备方法先在基底生长钴酸镍,例如钴酸镍纳米线,再在钴酸镍上长上一层无定形的硫化铜,使该催化剂体系的表面积增大,无定形的硫化铜有大量的活性位点,钴酸镍有很好的导电性,同时氧的存在会增大硫化铜的无序性,使得该催化剂的活性位点增大。
【附图说明】
[0030]图1为实施例1、对比例I和对比例2制备得到的产物以及碳纸的X射线衍射图(XRD) ο
[0031]图2为实施例1和对比例I制备得到的产物的高倍和低倍扫描电子显微镜照片,其中左边为对比例I产物的照片,右边为实施例1产物的高倍和低倍扫描电子显微镜照片。
[0032]图3为实施例1、对比例I和对比例2制备得到的产物的拉曼能谱图。
[0033]图4为实施例1制备得到的产物作为催化剂促进氢气析出反应的稳定性图。
[0034]图5为实施例1、对比例I和对比例2制备得到的产物及碳纸在0.5mol/L硫酸溶液中的极化曲线图。
[0035]图6为实施例1、对比例I和对比例2制备得到的产物及碳纸在0.5mol/L硫酸溶液中的tafel图。
【具体实施方式】
[0036]下面将通过具体实施例对本发明作进一步地说明,但本发明的范围并不限于此。
[0037]实验过程中使用的水均为电导率为18.25ΜΩ的超纯水,实验所用的试剂均为分析纯。
[0038]使用的主要仪器和试剂:
[0039](CHI 760E)电化学工作站(上海辰华仪器公司),用于循环伏安法实验;
[0040]优普特实验室超纯水器(成都超纯科技有限公司)用于制备超纯水;
[0041]电子天平(上海铂勒机电设备有限公司),用于称量药品;
[0042]D/max-2400 (日本理学公司,Rigaku),用于进行X射线衍射表征;
[0043]JSM — 6701F冷场发射型扫描电镜(日本电子株式会社),用于析氢催化的形貌表征;
[0044]显微激光拉曼光谱仪(法国Jobin-Yvon),用于析氢催化剂的表征;
[0045]真空干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司);
[0046]KQ5200超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司);
[0047]Ag/AgCl (美国CHI仪器公司)为参比电极;
[0048]铂为对电极;
[0049]台式干燥箱(重庆试验设备厂);
[0050]电子恒温不锈钢水浴锅(上海宣昌仪器筛纱厂);
[0051]硝酸钴(天津市光复科技发展有限公司);
[0052]尿素(天津市光复科技发展有限公司);
[0053]硫代乙酰胺(北京百灵威科技有限公司);
[0054]十二烷基磺酸钠(天津市光复化工研究所);
[0055]硝酸镍(成都市科龙化工研究所);
[0056]二水氯化铜(成都市科龙化工研究所)。
[0057]碳纸普通市购
[0058]导电玻璃(珠海凯为电子元器件有限公司,型号:FT0-P002)
[0059]实施例1-4为本发明析氢催化剂的制备实施例
[0060]实施例1
[0061]I)将两片(3 X 4cm2)的碳纸放入0.5M H2SO4的溶液中超声30分钟,取出后用乙醇和水洗涤数次,放入真空干燥箱中30°C干燥;
[0062]2)取0.66g硝酸钴、0.33g硝酸镍和0.24g尿素在搅拌下溶于80ml蒸馈水中,继续搅拌20分钟后,将溶液倒入100ml Teflon的内胆中;将步骤I)得到的碳纸垂直放入先前的Teflon的内胆中,再把内胆放入高压釜内,密封后放在马弗炉内加热到120°C,并保持在此温度下16h ;冷却后取出碳纸,发现有粉红色的固体生长在其表面,将取出的碳纸放在含有20ml的蒸馏水的烧杯中超声5分钟,再用水和乙醇冲洗数次,放在80°C的烘箱内干燥过夜;
[0063]3)将步骤2)干燥好的样品放在马弗炉内在300°C条件下退火2h得到生长在碳纸上的多孔的钴酸镍纳米线,沉积量为0.3mg/cm2;
[0064]4)室温下,称取0.002mol 二水氯化铜、0.025g十二烷基硫酸钠,置于容量为250mL锥形瓶中,加入10mL去离子水,搅拌至完全溶解,配成溶液A ;然后在磁力搅拌器的搅拌下,将步骤3)得到的析氢催化剂预备产物置于溶液A ;最后将锥形瓶密封并放入100°C恒温水浴中反应4h ;
[0065]5)再称量0.006mol硫代乙酰胺,置于容量为250mL烧杯中,加入50mL去离子水,搅拌至完全溶解,配成溶液B ;然后在磁力搅拌器的搅拌下,将步骤4)得到的样品迅速置于到溶液A中;最后将锥形瓶密封并放入100°C恒温水浴中反应4h ;自然冷却,用去离子水和无水乙醇多次洗涤,在真空干燥箱中于50°C干燥4h,得到最终产物CFP/NiCo204/CuS。
[0066]本实施例得到的最终产物CFP/NiCo204/CuS的X射线衍射图如图1所示,高倍和低倍的电子显微镜照片如图2所示,拉曼能谱图如图3所示。将该最终产物放置在0.5M的硫酸中,50个小时后,电流密度仅降低了 8%,如图4所示,证明该材料十分稳定。
[0067]实施例2
[0068]I)将两片(3 X 4cm2)的导电玻璃放入0.5M H2SO4的溶液中超声30分钟,取出后用乙醇和水洗涤数次,放入真空干燥箱中30°C干燥;
[0069]2)取0.66g硝酸钴、0.33g硝酸镍和0.24g尿素在搅拌下溶于80ml蒸馈水中,继续搅拌20分钟后,将溶液倒入100ml Teflon的内胆中;将步骤I)得到的导电玻璃垂直放入先前的Teflon的内胆中,再把内胆放入高压釜内,密封后放在马弗炉内加热到120°C,并保持在此温度下16h ;冷却后取出导电玻璃,发现有粉红色的固体生长在其表面,将取出的导电玻璃放在含有20ml的蒸馏水的烧杯中超声5分钟,再用水和乙醇冲洗数次,放在80°C的烘箱内干燥过夜;
[0070]3)将步骤2)干燥好的样品放在马弗炉内在300°C条件下退火2h得到生长在导电玻璃上的多孔的钴酸镍纳米线,沉积量为0.3mg/cm2;
[0071]4)室温下,称取0.002mol 二水氯化铜、0.025g十二烷基硫酸钠,置于容量为250mL锥形瓶中,加入10mL去离子水,搅拌至完全溶解,配成溶液A ;然后在磁力搅拌器的搅拌下,将步骤3)得到的析氢催化剂预备产物置于溶液A ;最后将锥形瓶密封并放入100°C恒温水浴中反应4h ;
[0072]5)再称量0.006mol硫代乙酰胺,置于容量为250mL烧杯中,加入50mL去离子水,搅拌至完全溶解,配成溶液B ;然后在磁力搅拌器的搅拌下,将步骤4)得到的样品迅速置于到溶液A中;最后将锥形瓶密封并放入100°C恒温水浴中反应4h ;自然冷却,用去离子水和无水乙醇多次洗涤,在真空干燥箱中于50°C干燥4h,得到最终产物FT0/NiCo204/CuS。
[0073]实施例3
[0074]I)将两片(3 X 4cm2)的碳纸放入0.5M H2SO4的溶液中超声30分钟,取出后用乙醇和水洗涤数次,放入真空干燥箱中30°C干燥;
[0075]2)取0.43g硝酸钴、0.16g硝酸镍和0.33g尿素在搅拌下溶于80ml蒸馈水中,继续搅拌20分钟后,将溶液倒入100ml Teflon的内胆中;将步骤I)得到的碳纸垂直放入先前的Teflon的内胆中,再把内胆放入高压釜内,密封后放在马弗炉内加热到120°C,并保持在此温度下16h ;冷却后取出碳纸,发现有粉红色的固体生长在其表面,将取出的碳纸放在含有20ml的蒸馏水的烧杯中超声5分钟,再用水和乙醇冲洗数次,放在80°C的烘箱内干燥过夜;
[0076]3)将步骤2)干燥好的样品放在马弗炉内在300°C条件下退火2h得到生长在碳纸上的多孔的钴酸镍纳米线,沉积量为0.3mg/cm2;
[0077]4)室温下,称取0.002mol 二水氯化铜、0.037g十二烷基硫酸钠,置于容量为250mL锥形瓶中,加
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