[发明专利]一种电解水制氢的电催化剂材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种电催化剂材料NiCo₂(CO₃)(OH)₄/C的制备方法，包括以下步骤：S1.以甲醇、乙醇或水等为溶剂配制含有硝酸镍、硝酸钴、六次甲基四胺的溶液A，溶液A中硝酸镍、硝酸钴和六次甲基四胺的终摩尔比为(0.02～0.05):(0.04～0.1):(0.12～0.3)；S2.向溶液A中加入碳纤维介质进行水热反应，洗涤干燥后得到负载于碳纤维纸上的初级产物；S3.将初级产物和与溶液A等体积的、pH=13的NaOH溶液混合进行水热反应，洗涤、干燥后即得。本发明提供了一种电解水制氢的电催化剂材料的制备方法及其应用，具有方法简单、成本低廉等优点。制备的电催化剂材料为整体式，避免了粉末催化剂应用过程中存在的电阻大，容易脱落的缺点，所得电催化剂材料呈现三维多孔的结构，有利于电化学反应的传质，具有良好的电催化性能。

技术领域

本发明涉及新材料领域，具体地，涉及一种电解水制氢的电催化剂材料及其制备方法和应用。

背景技术

石油和能源危机使得新型能源的研究方兴未艾，现代社会飞速发展造成的能源和环境问题对可再生能源的开发和不可再生能源的有效利用都提出了非常高的要求。催化作为物质转化最有效的调控手段之一，对这些问题的解决起到了核心作用。在绿色能源方面，催化化学的研究为氢能的高效转化与利用提供了各种催化反应路径，为氢能的化学储存和释放以及生物质原料的转化和利用提供了有效的技术路线。

在氢能的制备中，采用电解水的路线制备氢气的方法备受推崇。然而采用电解水制氢，往往要消耗大量电能，所需电压较高，需要消耗大量电能，因此，选择合适催化剂对于氢的高效制备是必要的。在众多催化剂中，贵金属Pt催化剂是高效的商用催化剂，但是其价格昂贵、资源有限。因此，发展非贵金属催化剂势在必行。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足和缺点，提供一种电催化剂材料NiCo₂(CO₃)(OH)₄/C的制备方法。

本发明的第二个目的是提供所述制备方法制备得到的电催化剂材料NiCo₂(CO₃)(OH)₄/C。

本发明的第三个目的是提供所述电催化剂材料NiCo₂(CO₃)(OH)₄/C作为电解水制氢的电催化剂的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种电催化剂材料NiCo₂(CO₃)(OH)₄/C的制备方法，包括以下步骤：

S1.以甲醇、乙醇或水为溶剂，配制含有硝酸镍、硝酸钴、六次甲基四胺的溶液A，溶液A中硝酸镍、硝酸钴和六次甲基四胺的终摩尔比为(0.02～0.05):(0.04～0.1):(0.12～0.3)；

S2.向溶液A中加入碳纤维材料的介质后进行水热反应，洗涤干燥后得到负载于碳纤维材料的介质上的初级产物；

S3.将初级产物和与溶液A等体积的、pH=13的NaOH溶液混合进行水热反应，洗涤、干燥后即得。

发明人通过创造性的劳动制备得到了电催化剂材料NiCo₂(CO₃)(OH)₄/C，在制备NiCo₂(CO₃)(OH)₄/C催化剂材料过程中，加入的碳纤维材料的介质，方便易得、价格低廉；通过本发明公开的方法制备得到的催化剂材料为整体式，避免了粉末催化剂应用过程中存在的电阻大，容易脱落的缺点；所得催化剂材料呈现三维多孔结构，有利于电化学反应的传质，在电解水性能测试中表现出良好的电催化性能。