CN111659421B - 一种V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂及其制备方法，采用水热‑溶剂热法在泡沫镍表面合成出纳米片/纳米棒复合结构的V掺杂Ni3S2材料。首先将VCl3和尿素同时加入去离子水中，搅拌得到均匀溶液A，将洁净的泡沫镍浸入溶液A中进行水热反应，清洗并干燥后得到NiV‑LDH纳米片阵列前驱体；然后将NiV‑LDH纳米片阵列前驱体浸入乙醇与叔十二硫醇溶剂形成的混合溶液B中进行溶剂热反应，清洗并干燥后得到一种V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂。该方法具有反应条件温和，操作简便，易于控制且无需苛刻的反应条件，易于大批量生产的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电催化剂及其制备方法，具体涉及一种V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂及其制备方法。
背景技术
“能源危机”和“环境污染”是如今困扰人类社会的两大问题，寻求与开发清洁可持续能源被视为解决这两大问题的有效途径之一。氢气是一种公认的新一代清洁可持续能源的载体，有望成为人类未来能源版图中的重要组成部分。然而，地球上没有氢气，我们必须先考虑如何以一种环境友好的方式制备氢气。目前，工业制备氢气主要有三条路线，即甲烷蒸汽重整、煤气化过程和电解水制氢。前两种制备方法仍然消耗不可再生的化石燃料，排放二氧化碳，这显然不是我们所期望的。电解水制氢的原料是水，它在自然界中含量丰富，并且可再生，为可持续制氢提供了可能；它所需的电能可由可再生能源(比如，风能，水能等)转化而来；电解水制氢的产物是氢气和氧气，也不会对环境造成二次污染。因此，电解水制氢作为一种环境友好的制氢路线愈加受到人们的青睐。发展电解水制氢这项技术的关键之一是催化材料革新。目前，具有最高活性的产氢催化剂是贵金属铂基材料，然而贵金属铂极低的地球丰度和极高的价格制约了该类催化剂的广泛应用。因此，水裂解产氢催化材料的研究核心是发展高活性、廉价的不含贵金属的催化材料，以最大限度地提高水裂解效率，降低水裂解成本。
一直以来过渡金属硫化物都被认为是替代贵金属及其氧化物催化剂的可行方案，因其有着物相结构丰富、析氧稳定性好以及成本低等诸多优势。在过渡金属硫化物中，Ni基催化剂储量丰富，具有良好的电子转移性和耐酸碱性，颇受研究学者的青睐。其中金属态Ni3S2表现出了最佳的电催化活性，由于Ni3S2内部存在着贯穿整个结构的Ni-Ni键网络体系，并且电子结构与金属类似，电导率较高，设计合成Ni3S2类的催化剂材料有着深入的研究价值和意义。
申请号为CN201910304694.0的中国专利“一种单晶壳层的Au@Ni3S2核壳结构的纳米颗粒及其制备方法”，该合成技术首先是在通有氩气的条件下制备Au纳米颗粒，其次在1-十二硫醇溶液中利用种子生长法获得Au@Ni3S2核壳结构纳米颗粒溶液，最后经过三氯甲烷、丙酮溶液清洗离心分离得到最终产物。该合成技术步骤繁琐，操作复杂，反应条件不易控制，反应过程中影响因素较多。
申请号为CN201910106207.X的中国专利“一种微米花球状高性能全解水双功能电催化剂FeOOH/Ni3S2的制备方法”，该合成技术采用溶剂热-电化学沉积的方法，反应条件相对较难控制，电化学沉积过程中的电流和电压不稳定，易导致制备材料不均匀，影响其形貌和性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备过程反应条件温和，操作简便且便于控制，所得产物结构独特，表现出优异的电化学性能的V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
1)称取80～120mg氯化钒(VCl3)和60～80mg尿素同时加入到20～30mL的去离子水中，磁力搅拌得到均匀溶液A；
2)将溶液A转移至50mL反应釜中，加入洁净的泡沫镍浸入溶液A中在130～180℃水热反应8～12h，清洗并干燥后得到NiV-LDH纳米片阵列前驱体；
3)然后在50mL反应釜中加入20～30mL乙醇溶剂与叔十二硫醇溶剂形成的混合溶液B，并浸入NiV-LDH纳米片阵列前驱体，置于120～200℃溶剂热反应3～6h，清洗并干燥后得到V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂。
所述步骤2)中泡沫镍面积为1cm*5cm。
所述步骤3)的混合溶液B为乙醇与叔十二硫醇的体积比为5：1～10：1。
按以上制备方法制备的V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂，其特征在于：在泡沫镍表面合成出纳米片/纳米棒复合结构的V掺杂Ni3S2材料。
该电催化剂在10mA cm-2的电流密度下，其产氢过电势为146mV，在100mA cm-2的电流密度下，其产氢过电势为259mV，在1000mA cm-2的电流密度下，其产氢过电势为503mV；在100mA cm-2的电流密度下，其产氧过电势为328mV，表现出较为优异的电化学产氢产氧活性。
与现有技术相比，本发明方法有以下特点：
1)本发明采用水热-溶剂热法来制备合成产物，具有温和的反应条件和简单的合成路径，无需大型设备和苛刻的反应条件。整个反应过程简单，所制备产物产率高，形貌均匀，成本较低，适合大规模生产。
2)本发明中泡沫镍剪裁面积的大小决定了镍源的加入量，控制镍源与钒源的比例在一定范围内才可实现NiV-LDH纳米片阵列结构的合成。
3)本发明在溶剂热反应中选用乙醇与叔十二硫醇的混合溶剂，因叔十二硫醇具有巯基官能团(-SH)，既可以作为硫源的同时也作为溶剂参与反应。
4)本发明中通过调控乙醇与叔十二硫醇溶剂的比例来实现对硫化镍存在状态和形貌的控制，促进了纳米片/纳米棒复合结构的V掺杂Ni3S2材料的合成。
5)本发明制备的V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂具有独特的结构，呈现出的V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构的形貌，纳米片边缘茂盛的纳米棒结构可以极大的增加材料的比表面积，从而暴露出丰富的活性位点，另外金属态Ni3S2具有优异的导电性，有利于材料在电催化水裂解过程中的电子转移，极大地提升了电解水催化效率。
6)本发明制备的V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂具有优异的电解水性能。该电催化剂在10mA cm-2的电流密度下，其产氢过电势为146mV，在100mA cm-2的电流密度下，其产氢过电势为259mV，在1000mA cm-2的电流密度下，其产氢过电势为503mV；在100mA cm-2的电流密度下，其产氧过电势为328mV，表现出较为优异的电化学产氢产氧活性。
附图说明
图1为本发明实施例4制备的V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂的XRD图谱；
图2为本发明实施例4制备的V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂的SEM图谱；
图3为本发明实施例4制备的V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂的LSV产氢性能曲线；
图4为本发明实施例4制备的V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂的LSV产氧性能曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
1)称取100mg氯化钒(VCl3)以及80mg尿素同时加入到30mL的去离子水中，磁力搅拌得到均匀溶液A；
2)将溶液A转移至50mL反应釜中，加入洁净的泡沫镍浸入溶液A中在150℃水热反应10h，清洗并干燥后得到NiV-LDH纳米片阵列前驱体；
3)然后在50mL反应釜中加入30mL乙醇溶剂与叔十二硫醇形成的混合溶液B，控制其体积比为5：1，并浸入NiV-LDH纳米片阵列前驱体，置于180℃溶剂热反应4h，清洗并干燥后得到一种V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂。
实施例2：
1)称取120mg氯化钒(VCl3)以及60mg尿素同时加入到20mL的去离子水中，磁力搅拌得到均匀溶液A；
2)将溶液A转移至50mL反应釜中，加入洁净的泡沫镍浸入溶液A中在130℃水热反应8h，清洗并干燥后得到NiV-LDH纳米片阵列前驱体；
3)然后在50mL反应釜中加入20mL乙醇溶剂与叔十二硫醇形成的混合溶液B，控制其体积比为7：1，并浸入NiV-LDH纳米片阵列前驱体，置于140℃溶剂热反应6h，清洗并干燥后得到一种V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂。
实施例3：
1)称取90mg氯化钒(VCl3)以及75mg尿素同时加入到25mL的去离子水中，磁力搅拌得到均匀溶液A；
2)将溶液A转移至50mL反应釜中，加入洁净的泡沫镍浸入溶液A中在180℃水热反应12h，清洗并干燥后得到NiV-LDH纳米片阵列前驱体；
3)然后在50mL反应釜中加入25mL乙醇溶剂与叔十二硫醇形成的混合溶液B，控制其体积比为9：1，并浸入NiV-LDH纳米片阵列前驱体，置于120℃溶剂热反应3h，清洗并干燥后得到一种V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂。
实施例4：
1)称取110mg氯化钒(VCl3)以及70mg尿素同时加入到30mL的去离子水中，磁力搅拌得到均匀溶液A；
2)将溶液A转移至50mL反应釜中，加入洁净的泡沫镍浸入溶液A中在160℃水热反应10h，清洗并干燥后得到NiV-LDH纳米片阵列前驱体；
3)然后在50mL反应釜中加入30mL乙醇溶剂与叔十二硫醇形成的混合溶液B，控制其体积比为5：1，并浸入NiV-LDH纳米片阵列前驱体，置于150℃溶剂热反应5h，清洗并干燥后得到一种V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂。
从图1中可以看出在21.7°、31.1°、37.7°、50.1°、55.3°显示出Ni3S2的特征峰；在44.5°、51.8°显示出泡沫镍的特征峰，可看出纳米片和纳米棒的物相均为Ni3S2。
从图2中可以看出该样品呈现出的是V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构的形貌，纳米片边缘茂盛的纳米棒结构可以极大的增加材料的比表面积，从而暴露出丰富的活性位点，有利于电催化产氢产氧反应的进行。
由图3可以看出在10mA cm-2的电流密度下，其产氢过电势为146mV，在100mA cm-2的电流密度下，其产氢过电势为259mV，在1000mA cm-2的电流密度下，其产氢过电势为503mV，表现出较为优异的产氢活性。
由图4可以看出在100mA cm-2的电流密度下，其产氧过电势为328mV,电化学产氧性能表现出色。
实施例5：
1)称取120mg氯化钒(VCl3)以及65mg尿素同时加入到20mL的去离子水中，磁力搅拌得到均匀溶液A；
2)将溶液A转移至50mL反应釜中，加入洁净的泡沫镍浸入溶液A中在170℃水热反应12h，清洗并干燥后得到NiV-LDH纳米片阵列前驱体；
3)然后在50mL反应釜中加入20mL乙醇溶剂与叔十二硫醇形成的混合溶液B，控制其体积比为7：1，并浸入NiV-LDH纳米片阵列前驱体，置于200℃溶剂热反应3h，清洗并干燥后得到一种V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂。
实施例6：
1)称取80mg氯化钒(VCl3)以及70mg尿素同时加入到25mL的去离子水中，磁力搅拌得到均匀溶液A；
2)将溶液A转移至50mL反应釜中，加入洁净的泡沫镍浸入溶液A中在150℃水热反应8h，清洗并干燥后得到NiV-LDH纳米片阵列前驱体；
3)然后在50mL反应釜中加入25mL乙醇溶剂与叔十二硫醇形成的混合溶液B，控制其体积比为10：1，并浸入NiV-LDH纳米片阵列前驱体，置于140℃溶剂热反应5 h，清洗并干燥后得到一种V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂。
Claims (5)
1.一种V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂的制备方法，其特征在于：
1)称取80～120mg氯化钒(VCl3)和60～80mg尿素同时加入到20～30mL的去离子水中，磁力搅拌得到均匀溶液A；
2)将溶液A转移至50mL反应釜中，加入洁净的泡沫镍浸入溶液A中在130～180℃水热反应8～12h，清洗并干燥后得到NiV-LDH纳米片阵列前驱体；
3)然后在50mL反应釜中加入20～30mL乙醇溶剂与叔十二硫醇溶剂形成的混合溶液B，并浸入NiV-LDH纳米片阵列前驱体，置于120～200℃溶剂热反应3～6h，清洗并干燥后得到V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂。
2.根据权利要求1所述的V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中泡沫镍面积为1cm*5cm。
3.根据权利要求1所述的V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3)的混合溶液B为乙醇与叔十二硫醇的体积比为5：1～10：1。
4.一种如权利要求1所述的制备方法制备的V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂，其特征在于：在泡沫镍表面合成出纳米片/纳米棒复合结构的V掺杂Ni3S2材料。
5.根据权利要求4所述的V掺杂Ni3S2纳米片/纳米棒复合结构电催化剂，其特征在于：该电催化剂在10mA cm-2的电流密度下，其产氢过电势为146mV，在100mA cm-2的电流密度下，其产氢过电势为259mV，在1000mA cm-2的电流密度下，其产氢过电势为503mV；在100mA cm-2的电流密度下，其产氧过电势为328mV，表现出较为优异的电化学产氢产氧活性。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1526648A (zh) * | 2003-09-19 | 2004-09-08 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种低维硫化镍纳米晶的湿化学制备方法 |
| KR20060043925A (ko) * | 2004-11-10 | 2006-05-16 | 학교법인연세대학교 | 자성 또는 금속 산화물 나노입자의 제조방법 |
| CN104261490A (zh) * | 2014-09-22 | 2015-01-07 | 江苏师范大学 | 两步法制备硫化镍的新方法 |
| CN109225270A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-18 | 陕西科技大学 | 一种Ni3S2@NiV-LDH异质结构双功能电催化剂、制备方法及用途 |
| CN109261168A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-01-25 | 陕西科技大学 | 一种钒修饰的Ni3S2纳米棒阵列电极材料及其制备方法 |
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1526648A (zh) * | 2003-09-19 | 2004-09-08 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种低维硫化镍纳米晶的湿化学制备方法 |
| KR20060043925A (ko) * | 2004-11-10 | 2006-05-16 | 학교법인연세대학교 | 자성 또는 금속 산화물 나노입자의 제조방법 |
| CN104261490A (zh) * | 2014-09-22 | 2015-01-07 | 江苏师范大学 | 两步法制备硫化镍的新方法 |
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Gözde Barim et.al.Phase control in the colloidal synthesis of well-defined nickel sulfide nanocrystals.《Nanoscale》.2018,第10卷第16298页. * |
| V-Doping Triggered Formation and Structural Evolution of Dendritic Ni3S2@NiO Core−Shell Nanoarrays for Accelerating Alkaline Water Splitting;Qianqian Liu et.al;《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》;20200401;第8卷;第6222-6233页 * |
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