[发明专利]碳纳米管复合催化膜及其制备方法

说明书

一种碳纳米管复合催化膜的制备方法，其包括以下步骤：提供一碳纳米管膜；提供一前驱体溶液，该前驱体溶液含有硝酸铁、氯化镍和五氯化钼；将所述前驱体溶液设置在所述碳纳米管膜上，干燥后，得到一前驱体膜；在所述前驱体膜上设置多个间隔设置的孔；以及对所述具有多个孔的前驱体膜退火，并在退火的过程中，施加硫粉。本发明还涉及一种利用所述碳纳米管复合催化膜的制备方法所制备的碳纳米管复合催化膜。

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管复合催化膜及其制备方法。

背景技术

分子氢(H₂)是一种可替代化石燃料的可持续能源。所述分子氢可以通过水分解而获得。水分解过程中，阴极发生析氢反应(HER)，阳极发生析氧反应(OER)。电催化剂可以减少电化学反应中的过电势，并促进所述析氢反应和析氧反应的发生。所述电催化剂常用贵金属，比如，Pt/C通常用于析氢反应，IrO₂或RuO₂通常用于析氧反应。然而，这些贵金属作为电催化剂，将会由于高成本和稀缺性而在应用上受到极大的限制。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种碳纳米管复合催化膜，该碳纳米管复合催化膜不含有贵金属，成本低，来源广。

一种碳纳米管复合催化膜的制备方法，其包括以下步骤：提供一碳纳米管膜；提供一前驱体溶液，该前驱体溶液含有硝酸铁、氯化镍和五氯化钼；将所述前驱体溶液设置在所述碳纳米管膜上，干燥后，得到一前驱体膜；在所述前驱体膜上设置多个间隔设置的孔；以及对所述具有多个孔的前驱体膜退火，并在退火的过程中，施加硫粉。

一种碳纳米管复合催化膜，包括一碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括多个碳纳米管，所述碳纳米管复合催化膜进一步包括Fe掺杂(NiS₂/MoS₂)复合物，所述Fe掺杂(NiS₂/MoS₂)复合物设置于所述多个碳纳米管的表面，并且所述碳纳米管复合催化膜上设置有多个间隔设置的通孔。

与现有技术相比，本发明提供的碳纳米管复合催化膜利用Fe掺杂(NiS₂/MoS₂)复合物和碳纳米管膜的复合，并且利用激光打孔，具有良好的催化性能，由于不含有贵金属，因此成本低，来源广。

附图说明

图1为本发明提供的碳纳米管复合催化膜的制备方法的工艺流程图。

图2A至图2B为本发明提供的碳纳米管复合催化膜的扫描电镜照片。

图3A至图3F为本发明提供的碳纳米管复合催化膜的透射电镜照片。

图4为本发明提供的碳纳米管复合催化膜的光学照片。

图5为本发明提供的碳纳米管复合催化膜的拉曼光谱图。

图6为本发明提供的碳纳米管复合催化膜的X射线衍射图。

图7为本发明提供的碳纳米管复合催化膜的另一X射线衍射图。

图8为本发明提供的碳纳米管复合催化膜形成的催化电极对与贵金属电极对在1mol/L的KOH溶液中进行催化电解水所得到的电压-电流密度曲线。

图9为本发明提供的碳纳米管复合催化膜在电流密度为10mA cm^-2时所需电压与其它文献报道的催化剂的电压比较图。

图10为本发明提供的碳纳米管复合催化膜、贵金属催化剂和纯碳纳米管膜在1mol/L的KOH(pH＝14)中阴极的析氢反应和阳极的析氧反应的电压-电流密度曲线。

图11为本发明提供的碳纳米管复合催化膜、贵金属催化剂和纯碳纳米管膜在0.5mol/L的H₂SO₄(pH＝0)中析氢反应的电压-电流密度曲线。