阅读说明：本技术 一种FeMnSx纳米片簇及其制备方法 (FeMnSxNanosheet cluster and preparation method thereof ) 是由 钟晓聪 王瑞祥 徐志峰 林振聪 袁远亮 于 2021-02-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种FeMnS-x纳米片簇及其制备方法。该FeMnS-x纳米簇是一种由FeMnS-x纳米片堆积成簇状物。其制备方法包括以下步骤,首先,将摩尔比为1：2的氯化胆碱与乙二醇混匀获得低共熔溶剂,依次加入FeCl-3、MnCl-2、硫代乙酰胺、尿素；然后,将上述溶液倒入水热反应釜中,在170℃下反应20h；最后,待反应釜自然冷却到室温,离心分离、洗涤、冷冻干燥,获得FeMnS-x纳米片簇。该FeMnS-x纳米片簇具有比表面积大、析氧反应催化活性高的优点,具有良好的商业化应用前景。(The invention discloses FeMnS x Nanosheet clusters and a preparation method thereof. The FeMnS x The nanocluster is a cluster formed by FeMnS x The nanoplatelets are stacked into clusters. The preparation method comprises the following steps of firstly, mixing the raw materials in a molar ratio of 1:2, evenly mixing choline chloride and ethylene glycol to obtain a eutectic solvent, and sequentially adding FeCl 3 、MnCl 2 Thioacetamide, urea; then pouring the solution into a hydrothermal reaction kettle, and reacting for 20 hours at 170 ℃; finally, after the reaction kettle is naturally cooled to room temperature, carrying out centrifugal separation, washing and freeze drying to obtain FeMnS x Nanosheet clusters. The FeMnS x The nano-sheet cluster has the advantages of large specific surface area and high catalytic activity of oxygen evolution reaction, and has good commercial application prospect.)

一种FeMnSx纳米片簇及其制备方法

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，尤其涉及一种FeMnS_x纳米片簇制备方法。

背景技术

过渡金属硫化物具有原料储量丰富、成本低、绿色无毒、析氧反应催化活性高的优点，被广泛应用于水裂解制氢领域。目前，文献报道的用于析氧反应的过渡金属硫化物主要有CoS、NiFeS_x、NiCoS_x和CoNiS_x等。过渡金属硫化物种类繁多，可以通过改变金属种类、合成方法来制备具有不同组成、结构的过渡金属硫化物。目前，常见的过渡金属硫化物制备方法主要有水热法或溶剂热法，如在水溶液、醇溶液等体系高温下反应获得纳米材料。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种FeMnS_x纳米片簇及其制备方法，旨在开发一种具有比表面积大、析氧活性高的电催化剂及其制备方法，提升过渡金属硫化物析氧活性，克服传统水热、溶剂热法制备过程存在的纳米产物易团聚的缺点。

为实现上述目的，本发明提供一种FeMnS_x纳米片簇，其由FeMnS_x纳米片堆积成簇状物。

为实现上述目的，本发明提供的一种FeMnS_x纳米片簇的制备方法，包括以下步骤：

将摩尔比为1：2的氯化胆碱与乙二醇在70℃下混匀获得低共熔溶剂，依次加入FeCl₃、MnCl₂、硫代乙酰胺、尿素，其中，FeCl₃、MnCl₂的浓度均为0.25M，硫代乙酰胺、尿素的浓度均为0.1M；

将上述溶液倒入水热反应釜中，在170℃下反应20h；

待反应釜自然冷却到室温，离心分离、洗涤、冷冻干燥，得到FeMnS_x纳米片簇。

本发明的基本思路和技术原理如下：

CoS、NiFeS_x、NiCoS_x和CoNiS_x等过渡金属硫化物具有良好的析氧催化活性。Mn作为一种多价态金属，其化合物是一种理想的析氧反应催化剂。因此，本发明尝试将锰引入过渡金属硫化物，发明了一种析氧反应催化用FeMnS_x。

过渡金属硫化物常见制备方法主要有水热法或溶剂热法，采用水溶液、醇溶液，在高温下反应获得纳米材料。合成过程采用的溶剂对产物的组成、结晶度、形貌结构均有显著影响，因此，本发明提出采用氯化胆碱-乙二醇配置而成的低共熔溶剂，在反应釜内反应获得了FeMnS_x纳米片簇。

本发明以氯化铁、氯化锰为金属源，以硫代乙酰胺为硫源，氯化胆碱-乙二醇配置而成的低共熔溶剂为反应溶剂，高温下反应制备了FeMnS_x纳米片簇。FeMnS_x比表面积大、析氧反应活性高，具有良好的应用前景。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)提出一种FeMnS_x纳米片簇，比表面积大、析氧活性高；

2)采用氯化胆碱-乙二醇配置而成的低共熔溶剂，制备出形貌结构独特的FeMnS_x。

3)采用低共熔溶剂制备的FeMnS_x纳米簇分散性好，不易团聚。

附图说明

图1为实施例中FeMnS_x纳米片簇的形貌图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明的内容进行详细说明。

氯化胆碱与乙二醇按1:2的摩尔比在70℃下进行搅拌均匀制备低共熔溶剂。将10mmol的FeCl₃和10mmol的MnCl₂分别溶解于40mL的低共熔溶剂中。依次加入4mmol的硫代乙酰胺、和4mmol的尿素，与上述低共熔溶剂混合均匀。将上述制备的溶液放入100mL的水热反应釜中，在170℃下反应20h。待反应釜自然冷却后，用去离子水和乙醇将里面的溶液进行离心洗涤。将洗涤干净的样品放入冷冻干燥箱中进行干燥，获得的FeMnS_x纳米片簇形貌如图1所示。将FeMnS_x分散在含Nafion乙醇中，配置成墨水，滴涂在10mm×10mm泡沫镍上，FeMnS_x负载量为1mg/cm²。在1M KOH溶液中，电流密度为10mA/cm^-2时，25℃下，析氧过电位约280mV。