[发明专利]金硫化镍核壳结构纳米电催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种电催化剂的制备方法，包括以下步骤：提供金源，将所述金源溶于配体溶液中，混合处理形成金与配体的前驱体溶液；在惰性气氛下，将所述前驱体溶液进行第一加热反应；将经所述第一加热反应后的反应体系降温处理后，加入镍盐，混合后得到第一混合溶液；在惰性气氛下，将所述第一混合溶液进行第二加热反应；将经所述第二加热反应后的反应体系降温处理后，加入硫源，混合后得到第二混合溶液；在惰性气氛下，将所述第二混合溶液进行第三加热反应，经提取纯化处理，得到金硫化镍核壳结构纳米电催化剂。

技术领域

本发明属于无机材料技术领域，尤其涉及一种金硫化镍核壳结构纳米电催化剂及其制备方法。

背景技术

电催化氧化技术以电作为能量来源，在催化剂作用下促进水分解制备氢气(或者促进水分解氧析出半反应速率，以提高制氢效率)，所以，高效催化剂的制备在利用剩余电量方面是极为重要的。

过渡族金属硫族化合物是一类重要的多功能材料，在储存器件、催化剂等方向中有着非常广阔的应用前景，因此受到广大科研人员的关注。然而，纯相的过渡族金属硫族化合物，其性质趋向于单一化，如用作电催化剂时单位活性质量较低，不能满足更加广阔的需求。因此，研发单位活性质量高的电催化剂显得尤为重要。

技术问题

本发明实施例提供了一种金硫化镍核壳结构纳米电催化剂及其制备方法，以解决纯相过渡族金属硫族化合物性质趋向于单一化，作为电催化剂使用时单位活性质量较低，使用受限的问题。

技术解决方案

本发明实施例是这样实现的，第一方面，提供了一种电催化剂，所述电催化剂为金硫化镍核壳结构纳米电催化剂，所述金硫化镍核壳结构纳米电催化剂包括内核和包覆在所述内核表面的壳层，其中，所述内核为金核，所述外壳为硫化镍，且所述金核由纳米金颗粒组成。

第二方面，提供了一种电催化剂的制备方法，所述电催化剂为金硫化镍核壳结构纳米电催化剂，所述金硫化镍核壳结构纳米电催化剂包括内核和包覆在所述内核表面的壳层，其中，所述内核为金核，所述外壳为硫化镍；所述金硫化镍核壳结构纳米电催化剂的制备方法，包括以下步骤：

提供金源，将所述金源溶于配体溶液中，混合处理形成金与配体的前驱体溶液；在惰性气氛下，将所述前驱体溶液进行第一加热反应；

将经所述第一加热反应后的反应体系降温处理至温度低于120℃后，加入镍盐，混合后得到第一混合溶液；在惰性气氛下，将所述第一混合溶液进行第二加热反应；

将经所述第二加热反应后的反应体系降温处理至温度低于120℃后，加入硫源，混合后得到第二混合溶液；在惰性气氛下，将所述第二混合溶液进行第三加热反应，经提取纯化处理，得到金硫化镍核壳结构纳米电催化剂。

有益效果

本发明提供的电催化剂，以硫化镍作为外壳。不同于传统过渡族金属硫化物，硫化镍是一种传统带金属，因此，硫化镍相对于其他大部分硫化物而言电阻非常小，且其有一定的水电解催化能力。在此基础上，以所述纳米金颗粒组成的金核作为内核。本发明金硫化镍核壳结构纳米电催化剂，不同于体相金，金核中的纳米金颗粒在电催化过程中形成Au+，与硫化镍纳米颗粒协同，加速催化过程中电子流速。而核壳结构，在保持纳米金颗粒(Au)与硫化镍纳米颗粒(Ni-S)协同作用的同时，能够提高Ni-S有效催化面积，提供Ni原子利用率。由此形成的金硫化镍核壳结构纳米颗粒，可以作为电催化剂，且作为电催化剂使用时，具有很高的单位活性质量，且具有适应性广的优点。

本发明提供的电催化剂的制备方法，金源与配体溶液混合后反应制备前驱体，将前驱体加热反应后，依次加入镍盐、硫源反应，制备内核为金、外壳为硫化镍的纳米电催化剂。该方法操作简单，条件温和易控，且制备得到的金硫化镍核壳结构纳米颗粒，用作电催化剂使用时，具有很高的单位活性质量。

附图说明