[发明专利]一种电解水制氢用片状催化剂CoCuPS及其制备方法

说明书

本发明属于电解水制氢技术领域，公开一种电解水制氢用片状催化剂CoCuPS及其制备方法。所述片状催化剂CoCuPS为CuPS₃和CoPS两相混合异构结构。制备方法：将Co(NO₃)₂·6 H₂O、Cu(NO₃)₂·3 H₂O和CO(NH₂)₂溶于水中，搅拌溶解至澄清，移入反应釜中，120‑150℃水热反应3‑9 h，冷却后离心、洗涤、干燥，制得CoCu‑LDH；将CoCu‑LDH置于管式炉下游、P₂S₅置于管式炉上游，在惰性气氛下，升温至450‑550℃保持1‑2 h，冷却后获得片状催化剂CoCuPS。本发明所制备的片状CoCuPS催化剂用于电解水制氢具有高效稳定的催化活性。

技术领域

本发明属于电解水制氢技术领域，具体涉及一种电解水制氢用片状催化剂CoCuPS及其制备方法。

背景技术

经济的快速发展也致使全球能源、环境出现了危机，开发新的能源迫在眉睫。相对于传统的燃料能源，风能、太阳能等新能源最近几年大量的开发。由于其能源的不连续性和远距离传输的高损耗限制了它们的应用，目前主要转化为电能等便于利用的能源。HER可将小的电能转换为便于利用和储存的氢能。氢能源清洁无污染并可持续是有望在未来替代化石能源的新能源。贵金属Pt是最好的HER催化剂，由于储量稀少和价格高昂致其不能广泛应用，需要开发出价格低廉和储量丰富的非贵金属催化剂。其中金属硫磷化物达到了接近贵金属的活性，是一个有前途的催化剂。

金属钴基硫磷化物的HER催化性能优异，但是催化稳定性不足，因此要获得稳定高效催化剂需要调控其前体结构获得稳定的结构。目前研究表明双金属催化剂可以获取多种结构且性能优异催化材料。这是由于两金属间的相互作用可以调控催化剂结构获得好的催化性能和稳定性。因此，进一步改善催化剂可通过引入第二种金属的元素，调控不同的比例获取理想的催化材料。过渡金属Cu元素化学性质稳定，易于和其他过渡金属结合形成稳定的结构，广泛应用于能量储存。同时最近关于金属对自由氢吸附能量金字塔的研究表明，催化剂有适中的吸附能是必备的特性。通过在Co基催化剂中引入Cu元素构建非贵金属CoCu硫磷化物催化，利用CoCu金属间的相互作用有望提高催化剂的稳定性，获取高效稳定的HER催化剂。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷与不足，本发明的目的在于提供一种电解水制氢用片状催化剂CoCuPS及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种电解水制氢用片状催化剂CoCuPS，所述片状催化剂CoCuPS为CuPS₃和CoPS两相混合异构结构。

制备方法，步骤如下：

（1）、将Co(NO₃)₂·6 H₂O、Cu(NO₃)₂·3 H₂O和CO(NH₂)₂溶于水中，搅拌溶解至澄清，移入反应釜中，120-150 ℃水热反应3-9 h，冷却后离心、洗涤、干燥，制得钴铜双氢氧化物CoCu-LDH；

（2）、将CoCu-LDH置于管式炉下游、P₂S₅置于管式炉上游，在惰性气氛下，升温至450-550 ℃保持1-2 h，冷却后获得片状催化剂CoCuPS。