[发明专利]一种电催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电催化剂及其制备方法，涉及新材料技术领域，其制备包括Co₉S₈纳米管的制备、多孔聚合物包覆Co₉S₈纳米管的制备、高温碳化三个步骤。所制得的析氧电催化剂中，苯代三聚氰胺和对苯二甲醛在Co₉S₈纳米管表面和空心管内部发生界面聚合，生成具有多孔结构的席夫碱基聚合物包覆Co₉S₈纳米管，通过高温炭化，得到氮掺杂多孔碳复合Co₉S₈纳米管，作为析氧电催化剂活性成分，氮掺杂多孔碳均匀生长在Co₉S₈纳米管的管内和表面，可以起到支持Co₉S₈纳米管形貌的作用，有利于增强Co₉S₈纳米管的结构稳定性和电化学循环稳定性。本发明制得的氮掺杂多孔碳复合Co₉S₈的析氧电催化剂表现出更低的析氧过电位和更高的析氧电催化活性。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种电催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来由于化石燃料的过度使用，能源危机和环境污染问题越来越严重，开发新型、高效的绿色能源迫在眉睫。氢气是一种二次能源，具有能量密度高、燃烧性能好、绿色无污染等优点，应用前景广泛。

氢气的制取方法多种，包括煤制氢、裂化石油气制氢、电解水制氢、工业废气制氢、甲醇裂解制氢等，其中电解水制氢以其原料易得、污染相对小受到广泛关注。电解水分为析氢和析氧过程，而析氧反应为决速步骤，通常为4电子转移过程，反应过程相对复杂，在动力学上反应缓慢，抑制了电解水析氢和析氧过程，是制约制氢的重要环节。因此，可以加入高效的析氧催化剂，降低反应的析氧过电位，提高电解水析氢和析氧的效率。

过渡金属硫化物如MoS₂、Co₉S₈等，以及钴基氧化物Co₃O₄、NiCo₂O₄等制备方法简单、廉价易得，并且具有良好的析氧催化活性，在电催化析氧方面具有广泛的研究，因此进一步提高Co₉S₈催化剂的导电性能、电化学循环稳定性和析氧活性成为研究热点，而将Co₉S₈与电化学性能良好的碳材料进行复合，是一种有效的策略。专利文献(CN108301017A)报道了一种Co₉S₈负载于碳纳米管得到Co₉S₈@CNT的制备方法；专利文献(CN108588752A)报道了一种Co₉S₈负载于GO中管得到Co₉S₈@rGO的制备方法；专利文献(CN111437845A)报道了一种Co₉S₈/CoP纳米棒-多孔中空碳纳米纤维析氧催化剂的制备方法。从现有技术来看，将Co₉S₈和不同形式碳材料结合制备制氢用催化剂已有不少研究，主要集中在改变碳材料的类型以及引入新的复合物质。申请人发现氮掺杂多孔碳与Co₉S₈的复合尚未有过研究，本发明因此提供一种氮掺杂多孔碳复合Co9S8的析氧电催化剂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种析氧电催化剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电催化剂的制备方法，包括以下步骤：