[发明专利]一种Ni-Ni3

说明书

本发明涉及镍基电催化剂领域，为解决现有技术下用于电解析氢的镍基催化剂过电位较高，稳定性较差的问题，公开了一种Ni‑Ni₃C/NC核壳结构纳米材料电催化剂及其制备方法，所述电催化剂为碳壳包覆Ni和Ni₃C的纳米棒状材料，其由镍盐与氨三乙酸形成的前驱体煅烧所得。本发明制备的Ni‑Ni₃C/NC核壳结构纳米材料电催化剂为棒状多孔纳米材料，其具有小的脱附孔径和大的比表面积，这使得电催化剂有较多的结合位点，因此具有优异的析氢性能，并且稳定性和电催化活性高，可运用于碱性介质的析氢反应中。本发明的制备方法具有步骤简单、反应条件温和的特点，制备成本低，可大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及镍基电催化剂领域，尤其涉及一种Ni-Ni₃C/NC核壳结构纳米材料电催化剂及其制备方法。

背景技术

基于环境污染和化石燃料资源日益减少的现实，氢作为一种零碳的可再生能源，被视为新能源发展的重要领域。氢能是一种二次能源，其主要生产方式是在电解槽中将水电化学分解成氢气和氧气。电催化析氢反应中，实现其产业化的关键是电催化剂的选择和制备。酸性介质有利于析氢反应，但酸性电解液产生的腐蚀性酸雾会污染析出的氢气，对电解槽造成严重的化学腐蚀，并且酸性介质的析氢反应只能使用如铂基催化剂及其衍生物一类的贵金属催化剂，因此制备成本较高。而低蒸气压和相对温和的化学环境的碱性电解质可以避免这些问题。来源广泛、价格低廉的镍可作为碱性水电解的电催化剂/电极。但镍基材料的过电位和稳定性限制了镍基催化材料的使用范围。如何改善镍基催化材料的电催化活性，是发展氢能源需要攻克的一道难题。

例如，在中国专利文献上公开的“一种超声法辅助制备交联结构超细Ni/N-C复合催化材料的方法及其应用”，其公告号为CN109267091A，所述制备方法包括将硝酸镍和硝酸锌溶于甲醇中，再加入2-甲基咪唑，将溶液超声得到交联结构Ni/ZIF-8双金属有机框架结构材料；再将交联结构Ni/ZIF-8双金属有机框架结构材料置于瓷舟内，碳化，稀盐酸浸泡得到交联结构超细Ni/N-C复合催化材料。该发明制备得到的催化材料为交联结构，其比表面积小于纳米棒状或球状催化剂，并且该催化剂用于电催化还原二氧化碳，不适用于在碱性介质中电催化析氢。

发明内容

本发明为了克服现有技术下用于电解析氢的镍基催化剂过电位较高，稳定性较差的问题，提供一种Ni-Ni₃C/NC核壳结构纳米材料电催化剂及其制备方法，Ni-Ni₃C/NC核壳结构纳米材料电催化剂中含氮的碳壳包覆了Ni和Ni₃C，隔绝了Ni和Ni₃C与空气或碱性介质直接接触，稳定性好，其多孔纳米棒的结构，比表面积高，电催化活性好，并且制备步骤简单，成本低。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种Ni-Ni₃C/NC核壳结构纳米材料电催化剂，所述电催化剂为碳壳包覆Ni和Ni₃C的纳米棒状材料，其由镍盐与氨三乙酸形成的前驱体煅烧所得。