一种FeCoS基活性阴极电催化剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于电催化剂，具体涉及一种fecos基活性阴极电催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前，世界上传统化石能源面临枯竭，而氢能源可被视为化石燃料的替代品， 目前氢气的来源主要有水电解、从化工生产的工艺气或过程气中提氢、氯碱工业副产氢气几个方面。在氯碱工业生产中，每生产1t烧碱可副产氢气280m3。氯碱工业的副产物氢气用途颇多，主要利用的方式是生产化学品，如氯乙烯、双氧水、盐酸等，部分企业还配套了苯胺。

2、氯碱工业阴极产氢与电解水产氢同样需要较低的过电势，近年来，研究人员开发了大量的催化剂，如硫化物、氮化物、磷化物、碳化物等。其中，过渡金属硫化物纳米催化剂因其理论上较高的催化活性，近年来得到了广泛的研究，特别是硫化铁纳米催化剂在磷化物中具有较高的电导率和her催化活性。现有商用氯碱工业催化剂有镍网、钛网、低碳钢。它们的催化反应速率慢。

技术实现思路

1、针对现有技术中现有商用氯碱工业催化剂催化反应速率慢的问题，本发明提供了一种fecos基活性阴极电催化剂及其制备方法和应用，制备的电化学催化剂，稳定性高，使用寿命长，催化反应速率快，催化活性高。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种fecos基活性阴极电催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、（1）将铁源、钴源、硫脲和聚乙烯吡咯烷酮在水中溶解，并搅拌均匀，混合溶液；

5、（2）向步骤（1）混合溶液中加入氢氧化钠，混合均匀后转移至水热反应釜中，，于160-200℃下反应150~180 min，反应结束后冷却至室温；

6、（3）分离步骤（2）中的反应物，洗涤、干燥，得fecos基活性阴极电催化剂。

7、进一步地，步骤（1）中铁源为无水氯化铁或硝酸铁，钴源为六水合氯化钴或硝酸钴。

8、进一步地，步骤（1）中铁源和钴源的摩尔比为7:3~5；铁源与硫脲的质量比为1:150~200；铁源与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:2.5~3.5。

9、进一步地，步骤（2）中铁源与氢氧化钠的质量比为1：10~15。

10、进一步地，步骤（3）中的产物采用乙醇和水进行分别洗涤，干燥温度为70℃。

11、本发明中，所述的制备方法制备得到的fecos基活性阴极电催化剂。

12、本发明中，所述的fecos基活性阴极电催化剂在氯碱工业催化析氢中的应用。

13、本发明取得的有益效果为：

14、（1）本发明制备的fecos基活性阴极电催化剂基于一步水热法合成，fe、co之间的协同作用以及硫化物的高电化学活性促进了氢的沉淀和电子的转移，从而提高了her体系的电催化性能；

15、（2）fecos基活性阴极电催化剂由于fe和co之间的电子相互作用,在可见光下表现出更高的稳定性和电催化her性能；

16、（3）fecos基活性阴极电催化剂具有更高的比表面积，可以暴露更多的活性位点，具有较高的结构稳定性，与商用催化剂材料相比具有优越的性能。

技术特征：

1.一种fecos基活性阴极电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的fecos基活性阴极电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中铁源为无水氯化铁或硝酸铁，钴源为六水合氯化钴或硝酸钴。

3.根据权利要求1所述的fecos基活性阴极电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中铁源和钴源的摩尔比为7:3~5；铁源与硫脲的质量比为1: 150~200；铁源与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:2.5~3.5。

4.根据权利要求1所述的fecos基活性阴极电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中铁源与氢氧化钠的质量比为1：10~15。

5.根据权利要求1所述的fecos基活性阴极电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中的产物采用乙醇和水进行分别洗涤，干燥温度为70℃。

6.一种权利要求1~5任一项所述的制备方法制备得到的fecos基活性阴极电催化剂。

7.一种权利要求6所述的fecos基活性阴极电催化剂在氯碱工业催化析氢中的应用。

技术总结
本发明公开了一种FeCoS基活性阴极电催化剂及其制备方法和应用将铁源、钴源、硫脲和聚乙烯吡咯烷酮在水中溶解，并搅拌均匀，混合溶液；混合溶液中加入氢氧化钠，混合均匀后转移至水热反应釜中，于160‑200℃下反应150~180 min，反应结束后冷却至室温；反应物经洗涤、干燥，得FeCoS基活性阴极电催化剂。本发明中FeCoS基活性阴极电催化剂由于Fe和Co之间的电子相互作用,在可见光下表现出更高的稳定性和电催化HER性能；其具有更高的比表面积，可以暴露更多的活性位点，具有较高的结构稳定性，与商用催化剂材料相比具有更为优越的性能。

技术研发人员：程终发,王东海,周荣奇,申义驰,姚娅,渐倩,华艳飞,李大婷,任衍勇
受保护的技术使用者：氢力新材料（山东）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7