[发明专利]一种应用于水裂解的蛋黄-壳结构的镍钼双金属硫化物制备方法

说明书

本发明公开了一种应用于水裂解的蛋黄‑壳结构的镍钼双金属硫化物制备方法，其合成的双金属硫化物具有良好的界面效应和蛋黄‑壳中空结构，这种特殊结构的双金属硫化物具有优异的催化水裂解性能，属于电催化材料合成技术领域。其制备方法包括以下步骤：(1)将不同配比的离子液体与氯化镍、钼酸铵溶于超纯水中，反应，离心得固体沉淀物；(2)将干燥所得的固体沉淀物在惰性气体环境中煅烧。合成出蛋黄‑壳结构的双金属硫化物，表现出电催化水裂解活性，且制备工艺简单，成本低廉，具有较高的规模化生产潜力。

技术领域

本发明属于新能源材料技术以及电化学催化技术领域，具体涉及一种应用于水裂解的蛋黄-壳结构的镍钼双金属硫化物制备方法。

背景技术

随着科学技术的进步与发展，化石燃料的过度开发导致的环境问题日益恶化，我们迫切的需要一种高效率、低成本和环境友好的能源转化和储存系统，来解决当前的能源问题与环境问题。氢能被认为是新时代具有巨大发展潜力的新型绿色无污染能源。相对于传统制氢工艺，电催化产氢具有效率高、易操作等优势，因此在产氢方面具有广阔的应用前景。目前，电催化产氢存在的问题是，贵金属催化剂催化产氢性能优异，但贵金属储存量少，价格昂贵，无法广泛应用于工业化生产。因此开发具有优异催化活性、价格低廉、地球储量丰富的非贵金属催化剂成为这一领域主要解决的问题。

在合成催化剂的过程中，合理的设计催化剂的组成与结构，有利于实现其在电化学储能与转化中的应用。目前市面上研究的镍、钼基催化剂，形成金属硫化物来提高催化剂在催化水裂解反应中的应用是一热门话题，但其大多存在活性面积小，块状材料内部的活性位点被覆盖等问题。且市面上研究的催化剂由于没有特殊的界面结构与中空特性，在能量储存与转化方面的应用过程中存在电荷和电解质离子的扩散路径较长，电荷传输速度较慢，从而无法在短时间内实现高电流的技术弊端。因此，如何研发一种具有特殊的界面结构与中空特性的催化剂，用于电催化产氢可降低催化剂成本，加速电催化产氢的推广和应用，具有重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术中存在的贵金属催化剂价格昂贵，储量少以及非贵金属催化剂过电势高的问题，本发明的目的在于提供一种应用于水裂解的蛋黄-壳结构的镍钼双金属硫化物制备方法，制备得到具有蛋黄-壳结构的双金属硫化物，该催化剂具有优异的催化水裂解的性能，且催化剂易于制备，原料廉价易得，储量丰富。在能量储存与转化方面的应用过程中存在电荷和电解质离子的扩散路径较短，电荷传输速度较快，从而在短时间内实现高电流。同时，其核心结构通过增加电化学活性组分的重量比来增大整个电极的能量密度。

本发明采取的技术方案为：

一种应用于水裂解的蛋黄-壳结构的镍钼双金属硫化物制备方法，具体包括如下步骤：

(1)将离子液体与水(超纯水)混合均匀得到溶液，所述离子液体占该溶液的质量比为5％-25％；向上述溶液中加入质量比为1:1-1:4的镍盐与钼盐，控制温度为150℃-200℃反应12-24h，冷却至室温，离心分离，得到固体沉淀物；

(2)将上述制备的固体沉淀物在惰性气体条件下碳化，得具有蛋黄-壳结构的镍钼双金属硫化物。

进一步的，所述步骤(1)中的离子液体为硫氰酸阴离子含硫的咪唑类离子液体，包括咪唑阳离子含不同碳链长度取代基或其它官能团的离子液体，该离子液体中的咪唑阳离子可与钼源形成络合物，在反应的过程中缓慢释放钼离子，从而形成特殊的蛋黄-壳结构，同时离子液体中的阴离子硫氰酸根也可提供硫源。

进一步的，所述步骤(1)中的镍源为氯化镍、硝酸镍、醋酸镍、硫酸镍可溶性镍盐中的一种。

进一步的，所述步骤(1)中的钼源为钼酸铵、钼酸钠、三氯化钼、五氯化钼、硫酸钼可溶性钼盐中的一种。

进一步的，所述步骤(1)中的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐，所述镍盐与钼盐分别为氯化镍、钼酸铵。