[发明专利]一种NiCo-PBA十字骨架@NiS2

说明书

本发明公开了一种NiCo‑PBA十字骨架@NiS₂纳米框架材料的制备方法及其应用，该方法以制备出的尺寸在100 nm左右的镍钴普鲁士蓝类似物(NiCo‑PBA)作为模板，通过阴离子交换法，利用硫化钠对其进行精细雕刻，可获得一种内部是NiCo‑PBA十字骨架作为支撑体，外部是超薄NiS₂纳米框架的NiCo‑PBA十字骨架@NiS₂纳米框架结构材料。与传统制备方法相比，该方法简单方便，可大量制备，具有的比表面积大、活性位点多、稳定性好等优点，从而对析氧反应表现出优异的电催化活性和电化学稳定性。

技术领域

本发明属于异质结构制备技术领域，具体涉及一种NiCo-PBA十字骨架@NiS₂纳米框架材料的制备方法及其应用。

背景技术

近年来，金属空气电池与全解水装置被认为是高效、清洁、可持续的能源转换装置从而受到广泛的应用，其中析氧反应(OER, 4OH⁻→ O₂ + 2H₂O + 4e⁻)作为其中十分重要的反应过程是电化学能量装置的基础。OER工艺在阳极上的平稳运行通常依赖于催化剂工程，由于其多步电子传递路径和固有的缓慢反应动力学，贵金属钌和铱基催化剂被认为是OER的最有效的电催化剂。但由于贵金属价格昂贵，储量稀少的原因，开发价廉、清洁、高效的非贵金属基电催化剂已显得尤为关键。

普鲁士蓝类似物(PBA)是一种合成尺寸一致，拥有种类繁多的形态与结构的新型金属有机框架材料，这种功能材料具有独特的高比表面积，均匀孔隙率，以及特殊的热能性与独特的反应性等特性，使其在催化、电化学储能、气体存储/分离、药物释放、传感器、锂离子电池等领域具有广泛的应用前景。以普鲁士蓝类似物为模板，通过刻蚀/离子交换法来调整材料的物理和化学性质，获得的具有复杂纳米结构的材料可以提高其在不同领域的应用性能。

异质结构纳米材料具有良好纳米结构的界面工程(纳米尺度杂化、核-壳、独立结构等)可以提高电导率、促进电荷转移、产生强烈的偶联效应，能够有效调节电催化性能。研究表明，通过刻蚀/离子交换法可获得如笼状、框架、核壳、双层壳和三层壳结构等多种不同形貌的材料。然而，这些材料都属于组分均匀的均质结构，目前很难仅仅通过刻蚀/离子交换在单一的PBA里实现包括明确的组分隔离和多相调控在内的非均质结构设计。现阶段，基于PBA的双相产物仍然高度依赖于引进额外的阳离子源，也就是将PBA作为模板来进行晶种生长或置换，此外，该方法得到的大部分是粗糙的核壳结构，不仅内部的核结构原子利用率低，也缺乏对不同组分更精细的晶面调控和隔离。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种NiCo-PBA十字骨架@NiS₂纳米框架材料的制备方法及其应用。该方法通过刻蚀/阴离子交换法制备得到的NiCo-PBA十字骨架@NiS₂纳米框架材料，不仅操作简单快捷，易于规模化生产，而且制得的NiCo-PBA十字骨架@NiS₂纳米框架材料具有比表面积大，活性位点多，稳定性好等优点，从而对析氧反应表现出优异的电催化活性和稳定性。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种NiCo-PBA十字骨架@NiS₂纳米框架材料的制备方法，取溶剂，向溶剂中加入NiCo-PBA和阴离子源，混合均匀后水浴保温，即得NiCo-PBA十字骨架@NiS₂纳米框架材料；其中NiCo-PBA为模板。

作为改进的是，所述的NiCo-PBA 和阴离子源的质量比为(0.01-100)：1。

作为改进的是，所述的阴离子源为Na₂S、NaHS、K₂S、(NH₄)₂S，或CH₃CSNH₂中的一种。