[发明专利]新型析氢反应催化剂Ni2

说明书

一种析氢反应催化剂，其中包含Ni₂SeS和多孔碳球，是合金纳米棒Ni₂SeS修饰的多孔碳复合材料，其制备方法包括以下步骤：(1)通过水热合成法制备NiSe₂/PCS复合材料；(2)通过化学气相沉积法制备Ni₂SeS/PCS复合材料。将该析氢反应催化剂应用于电催化析氢。本发明采用镍盐为镍源，硒粉为硒源，通过水热法与气相沉积相结合的方法，成功地制备了二元金属硫化物‑碳基复合材料。该析氢反应催化剂具有优异的电化学析氢性质。本发明的工艺简单，制备条件通用，产物形貌稳定、纯度高，且产物处理方便简洁，适合于中等规模工业生产。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及析氢反应催化剂、其制备方法和应用。

背景技术

近年来，可再生能源作为化石燃料的替代品受到越来越多的重视，氢以其高能量密度和生态友好性，被视为实现可持续经济发展的理想能源载体。其中水的电解是一种高纯度、大量制氢的可行方法。然而，由于阴极存在的过电位使得电解水制氢过程中需要输入大量额外的电能，限制了电解水制氢的实际应用。

作为析氢反应中最常使用的电催化剂铂(Pt)，显示出非常高的交换电流密度(J₀)和较低的Tafel斜率。然而，Pt基贵金属催化剂成本高、储量有限。因此，开发构筑催化活性高、稳定性好的非贵金属碳基纳米复合结构，制备二元乃至多元合金纳米催化体系，以降低析氢反应催化剂成本，开发具有实际应用价值的析氢反应催化剂是当务之急。

大量的研究工作已经证实地球上许多含量丰富的元素将有望取代铂(Pt)成为高效的析氢催化剂，近年来，过渡金属硫族化合物MX₂(其中典型的M＝Fe,Co,Ni，X＝S,Se或Te)因其成本低廉、在酸性介质中的电化学稳定性引起人们的广泛关注。相比于传统的单金属硫化物、硒化物，在金属硫化物中引入硒元素调节金属的d带电子结构，使得其电子能态向费米能级偏移，调节H_ads的吸附自由能，从而拥有比硫化物、硒化物更优的电催化析氢性能。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种析氢反应催化剂、其制备方法和应用，利用常见的镍盐为镍源，Se粉为硒源，通过水热法合成Ni₂SeS合金纳米棒修饰的多孔碳球(Porous carbon sphere,PCS)复合材料。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种析氢反应催化剂，其中包含Ni₂SeS和多孔碳球。

进一步，所述的析氢反应催化剂，是Ni₂SeS修饰的多孔碳球复合材料。

所述的析氢反应催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)通过水热合成法制备NiSe₂/PCS复合材料；

(2)通过化学气相沉积法制备Ni₂SeS/PCS复合材料。

进一步，所述NiSe₂/PCS复合材料的制备方法包括：

(1)称取镍盐溶解在溶剂中，加入反应釜；

(2)称取多孔碳球加入反应釜，超声分散均匀；

(3)反应釜中加入Se粉，然后注入水合肼溶液，搅拌；

(4)反应釜升温并保温；

(5)冷却反应体系至室温，将反应釜中的产物离心分离，依次用无水乙醇和去离子水交替洗涤3次，真空干燥得到NiSe₂/PCS复合材料。

所述的NiSe₂/PCS复合材料的制备方法，步骤(1)中溶剂为去离子水。