阅读说明：本技术 一种NiMoSx高效氧析出催化剂的制备方法 (NiMoSxPreparation method of high-efficiency oxygen evolution catalyst ) 是由 李光达 赵凌雪 葛怀云 于 2021-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及催化和纳米材料领域,介绍了一种NiMoS-x高效氧析出催化剂的制备方法,可以应用于电解水领域以及金属-空气电池领域。首先六水合硝酸钴,均苯三甲酸,钼酸铵为原料合成了镍钼双金属MOF前驱体,在此基础上,利用水合肼和硫粉水热进行硫化,得到最终产物：钼硫化镍催化剂材料,以其作为氧析出电催化剂表现出优异性能。该催化剂在0.1M的碱性氢氧化钾溶液中进行氧析出性能测试,催化剂材料具有比贵金属催化剂更加小的过电位(180mV),且该催化剂制备过程简单,价格相对较低,过电位低,制备时间短,循环稳定性好等优点。(The invention relates to the field of catalysis and nano materials, and introduces a NiMoS x The preparation method of the high-efficiency oxygen evolution catalyst can be applied to the field of water electrolysis and the field of metal-air batteries. Firstly, cobalt nitrate hexahydrate, trimesic acid and ammonium molybdate are used as raw materials to synthesize a nickel-molybdenum bimetallic MOF precursor, and on the basis, hydrazine hydrate and sulfur powder are used for hydrothermal vulcanization to obtain a final product: molybdenum nickel sulphide catalyst materials, which exhibit excellent performance as oxygen evolution electrocatalysts. The catalyst is tested for oxygen precipitation performance in 0.1M alkaline potassium hydroxide solution,the catalyst material has a smaller overpotential (180mV) than a noble metal catalyst, and the catalyst has the advantages of simple preparation process, relatively low price, low overpotential, short preparation time, good cycle stability and the like.)

一种NiMoSx高效氧析出催化剂的制备方法

技术领域

本发明属于催化和纳米材料领域，具体涉及一种NiMoS_x的高效氧析出(OER)催化剂制备方法及应用，该催化剂在电催化领域，包括电解水，二次金属空气电池等领域可以广泛应用。

背景技术

人们日益增长的对能源的需求导致化石燃料快速消耗,激化了环境问题的爆发。来自能源和环境的压力驱使着人们不断寻求新能源以及新的能量存储和转化方式。在众多能量储存和转换类型中,电催化能源转化与存储技术已被公认为最可行和有效的能源转化与存储方式之一。电催化中跟水有关的四大反应，包括析氢反应(HER)，析氧反应(OER)，氧还原反应(ORR)和氢氧化反应(HOR)广泛应用在电解池、燃料电池中，成为近些年研究的重点。锌空气电池具有理论能量密度高(1086Wh kg^-1，为商业锂电的5倍)，原材料丰富且无污染，可再生利用，性价比高，安全性高等优点。因此本发明通过简单的水热法制备了一种高效的氧析出催化剂，以提高金属-空气电池的氧析出性能。

目前，IrO2/RuO2催化剂等贵金属催化剂被认为是OER的最佳活性催化剂。然而，这些贵金属的高成本和差的稳定性阻碍了它们的大规模商业应用。因此，开发高效催化剂仍然是一项艰巨的任务。其中，某些过渡金属硫属元素化物对OER表现出优异的催化活性，这可以归因于各种金属硫属元素化物具有较高的电子电导率和多种价态。通常，在MS边缘未充分配位的原子具有很高的催化活性，可以同时提供更多的活性中心。但这些金属硫化物暴露的电活性位点有限，缺乏稳定性，不利于电催化活性的提高。因此，研究人员采用了一系列的工艺使硫化物暴露于更有活性的位点，并调节其活性吸附能。本发明基于这一思路，通过制备双金属MOF前驱体，进而硫化，双金属MOF前驱体由于另一金属的取代产生了更多的缺陷和活性位点，使其硫化后的产物具有更高的性能。

发明内容

本发明根据以上提出的问题，设计了一种制备双金属MOF进而进行硫化的思路，制备高性能氧析出催化剂。

本发明的具体方案如下：

(1)将六水合硝酸钴和均苯三甲酸溶于一定量的二甲基甲酰胺中搅拌30分钟，然后加入钼酸铵，溶解后放入反应釜中，在140℃反应12小时，离心干燥；

(2)将(1)所得的前驱体，分散于20毫升去离子水中，持续搅拌混合均匀；将硫粉溶解在10毫升水合肼中，然后将溶解了硫粉的水合肼滴加到前驱体溶液中，搅拌3小时后放入反应釜中，140℃反应12小时，离心干燥。

第一步中，将0.25克六水合硝酸镍和0.2克均苯三甲酸溶于20毫升二甲基甲酰胺中，在加入0.25克钼酸铵，搅拌至溶解。加入容积为50毫升的反应釜内，在140℃下反应12小时，自然冷却至室温后，用无水乙醇离心3次，在60℃的烘箱中干燥12小时，得到前驱体。

第二步中，称取前驱体的量为100毫克，水合肼要在通风橱中缓慢滴加。在反应釜内反应完全后用去离子水、无水乙醇分别离心3次，在60℃的烘箱中干燥12小时。

附图说明

图1为

具体实施方式

实例中制备出的NiMoS_x催化剂材料的透射电镜图像。

图2为具体实施方式实例中以制备的NiMoS_x催化剂在0.1M的氢氧化钾碱性条件下测得的氧析出反应的极化曲线与标准铱碳的性能对比图。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明专利进行详细的阐述，以便对本发明有更深一步的了解，结合下列具体实例但不仅局限于一个实验方案。

实施例

称取0.25克六水合硝酸镍和0.2克均苯三甲酸溶于20毫升二甲基甲酰胺中，在加入0.25克钼酸铵，搅拌至溶解。加入容积为50毫升的反应釜内，在140℃下反应12小时，自然冷却至室温后，用无水乙醇离心3次，在60℃的烘箱中干燥12小时，得到前驱体。称取100毫克前驱体，分散于20毫升去离子水中，持续搅拌混合均匀；将硫粉溶解在10毫升水合肼中，然后将溶解了硫粉的水合肼滴加到前驱体溶液中，搅拌3小时后加入反应釜内，在140℃下反应12小时，反应结束后，所得产物用去离子水、无水乙醇分别离心3次，在60℃的烘箱中干燥12小时。

电极制作过程：

称取2毫克NiMoS_x催化剂材料、1.5毫克VXC-72导电炭黑、20微升Nafion溶于480微升异丙醇中，超声40分钟，取16微升浆料滴涂在玻碳电极(半径为5毫米)上，在室温下干燥24小时。

氧析出性能测试：

以NiMoS_x催化剂材料进行氧析出性能测试，其特征在于：在进行氧析出性能分析时，以0.1M的氢氧化钾溶液为电解液，转速为1600r/min进行测试，扫描速度为5mV/s。如图1所示，NiMoS_x的透射电镜图像，由透射电镜图可以得出NiMoS_x复合材料是由镍基底及其表面生长的硫化钼构成的如图2所示，在碱性条件下测得的氧析出催化曲线，在电流密度为10mA/cm²时，过电位仅有180mV。