非氧化物电催化剂及其制备方法和用途

本技术涉及电催化剂，具体而言，涉及一种非氧化物电催化剂及其制备方法和用途。

背景技术：

1、电催化剂通常是指在电解质溶液中接入外加电压或电流的条件下，对所发生的电化学反应起到催化作用的物质，即电催化剂能够在电极表面提供活性位点，进而促进电化学反应的进行。目前，电催化剂在环境处理、可再生能源等领域中应用较为普遍。

2、然而，在相关技术中，电催化剂的催化活性和稳定性在实际应用过程中仍然不够理想，导致其在工业中规模化应用受阻。

技术实现思路

1、本技术提供了一种非氧化物电催化剂及其制备方法和用途，该非氧化物电催化剂能够提高其在实际应用过程中的催化活性和稳定性，有助于其在工业中规模化应用。

2、第一方面，本技术实施方式提供了一种非氧化物电催化剂，包括金属非氧化物，金属非氧化物包括至少一种过渡金属元素以及至少两种非氧元素。

3、在本技术实施方式提供的非氧化物电催化剂中，该非氧化物电催化剂包括金属非氧化物，且金属非氧化物包括至少一种过渡金属元素以及至少两种非氧元素，通过引入不同离子半径、核外电子排布的非氧元素，能够诱发晶格畸变，提高活性位点的暴露比例和数量，从而提高电催化活性。而且非氧元素之间具有协同效应，使得非氧化物电催化剂在长期电催化反应中不易失活，从而提高了非氧化物电催化剂的催化稳定性。因此，本技术实施方式提供的非氧化物电催化剂能够提高其在实际应用过程中的催化活性和稳定性，有助于其在工业中规模化应用。

4、根据本技术第一方面的前述任意实施方式，过渡金属元素包括钌、铑、钯、铱、铂、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钼中的至少一种。

5、根据本技术第一方面的前述任意实施方式，非氧元素包括碳、氮、硼、磷、硒、硫或碲中的至少两种。

6、根据本技术第一方面的前述任意实施方式，金属非氧化物包括a1掺杂的过渡金属非氧化物b1xm1y，其中，a1和m1为不同的非氧元素，b1为过渡金属，1≤x≤10，1≤y≤10。

7、根据本技术第一方面的前述任意实施方式，a1包括碳、氮、硼、磷、硒、硫或碲中的至少一种。

8、根据本技术第一方面的前述任意实施方式，b1包括钌、铑、钯、铱、铂、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钼中的至少一种。

9、根据本技术第一方面的前述任意实施方式，m1包括碳、氮、硼、磷、硒、硫或碲中的至少一种。

10、根据本技术第一方面的前述任意实施方式，金属非氧化物包括化学通式b2aa2bm2c的化合物，其中，b2包括过渡金属，a2和m2为不同的非氧元素，1≤a≤10，1≤b≤10，1≤c≤10。

11、根据本技术第一方面的前述任意实施方式，金属非氧化物包括异质结材料。

12、根据本技术第一方面的前述任意实施方式，异质结材料包括第一金属非氧化物和第二金属非氧化物，其中，第一金属非氧化物和第二金属非氧化物，第一金属非氧化物包括第一过渡金属和第一非氧元素，第二金属非氧化物包括第二过渡金属和第二非氧元素，且第一非氧元素和第二非氧元素为不同的非氧元素；

13、根据本技术第一方面的前述任意实施方式，第一过渡金属和第二过渡金属相同，且第一过渡金属包括钌、铑、钯、铱、铂、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钼中的至少一种。

14、根据本技术第一方面的前述任意实施方式，第一非氧元素包括碳、氮、硼、磷、硒、硫或碲中的至少一种，第二非氧元素包括碳、氮、硼、磷、硒、硫或碲中的至少一种。

15、第二方面，本技术实施方式提供了一种如本技术第一方面的非氧化物电催化剂的制备方法，包括：

16、第一前驱体制备工序，将含过渡金属的盐溶解于第一溶剂中，得到第一前驱体；

17、真空脱气工序，对第一前驱体进行真空脱气处理；

18、第二前驱体制备工序，将含有非氧元素的原料与第二溶剂混合并进行预热处理，得到第二前驱体；

19、生长工序，将第二前驱体与第一前驱体混合并进行加热，得到含有非氧化物电催化剂的混合溶液。

20、根据本技术第二方面的前述任意实施方式，在第一前驱体制备工序中，含过渡金属的盐包括含过渡金属的卤化物、含过渡金属的有机盐或含过渡金属的有机配合物中的至少一种。

21、根据本技术第二方面的前述任意实施方式，含有非氧元素的原料包括硫代乙酰胺、二苯基二硫醚、二苯基二硒醚、1-十八碳烯、三(二甲胺基)膦中的至少一种。

22、根据本技术第二方面的前述任意实施方式，在生长工序中，加热的温度为200℃-260℃。

23、第三方面，本技术实施例提供了一种如本技术第一方面的非氧化物电催化剂或本技术第二方面的制备方法制得的非氧化物电催化剂在有机物选择性氧化-共生析氢反应中的的用途。

24、上述说明仅是本说明书技术方案的概述，为了能够更清楚了解本说明书的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本说明书的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本说明书的具体实施方式。

25、说明书附图

26、为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

27、图1示出了本技术实施例1所制得的n掺杂ni2p非氧化物电催化剂的高分辨电子显微镜图，其中，(a)为标尺100nm的tem图，(b)为标尺10nm的tem图；

28、图2示出了本技术实施例1所制得的n掺杂ni2p非氧化物电催化剂的高分辨电子衍射图；

29、图3示出了本技术实施例1所制得的n掺杂ni2p非氧化物电催化剂的高分辨电子显微镜下的晶格衍射条纹图；

30、图4示出了本技术实施例1所制得的n掺杂ni2p非氧化物电催化剂的高分辨电子显微镜下的晶格衍射条纹图

31、图5示出了本技术实施例1所制得的n掺杂ni2p的粒径分布图；

32、图6示出了实施例2所制得的ni2sse在碳纳米管上均匀分散的高分辨电子显微镜图；

33、图7中示出了实施例2所制得的ni2sse的高分辨电子显微镜下的晶格衍射条纹图；

34、图8示出了实施例2所制得的ni2sse的高分辨电子衍射图；

35、图9示出了实施例2所制得的ni2sse的高分辨电子衍射暗场图；

36、图10示出了实施例2所制得的ni2sse的元素分布图；

37、图11示出了实施例2所制得的ni2sse以及其它对比样品的x射线衍射图；

38、图12示出了实施例2中ni2sse/cnts与其它对比样品(nise/cnts、ni2s3/cnts、cnts)在1m koh+1m mtoh(甲醇)中的极化曲线(lsv)图；

39、图13示出了实施例2中ni2sse/cnts与其它对比样品(nise/cnts、ni2s3/cnts)在1mkoh+0.2m mtoh(甲醇)中的极化曲线(lsv)图；

40、图14示出了实施例3中ni3c/ni3s2与其它样品(ni3c+ni3s2、ni2s3、ni3c)在1m koh+1m mtoh(甲醇)中的极化曲线(lsv)；

41、图15示出了实施例2中ni2sse/cnts与其它对比样品(nise/cnts、ni2s3/cnts)在1mkoh+0.2m mtoh(甲醇)中的塔菲尔曲线(tafel)图；

42、图16示出了实施例2中ni2sse/cnts在相同电压下测试得到的电流-时间曲线图。