一种过渡金属硫化物(Fe,Ni)9S8-Ni3S2复合催化剂及其制备方法和应用技术

技术编号：40245618 阅读：11 留言：0更新日期：2024-02-02 22:41

本发明专利技术提供了一种过渡金属硫化物(Fe,Ni)<subgt;9</subgt;S<subgt;8</subgt;‑Ni<subgt;3</subgt;S<subgt;2</subgt;复合催化剂及其制备方法和应用，属于电化学催化技术领域；本发明专利技术通过水热法合成过渡金属硫化物(Fe,Ni)<subgt;9</subgt;S<subgt;8</subgt;‑Ni<subgt;3</subgt;S<subgt;2</subgt;复合催化剂，包括以下步骤：S1：将片状硫化钠研磨成粉末；S2：将硫化钠、氯化亚铁和氯化镍用乙醇溶解，超声得到均匀溶液；S3：将得到的溶液转移至反应釜，进行水热反应，得到过渡金属硫化物(Fe,Ni)<subgt;9</subgt;S<subgt;8</subgt;‑Ni<subgt;3</subgt;S<subgt;2</subgt;复合材料；所述方法制作方便简单、易于大规模生产，同时解决了现有技术制备时存在的尺寸难以控制的问题，得到了颗粒均匀的复合催化剂，具有良好的导电性和催化活性，在电解水制氢中具有很好的应用。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学催化，具体涉及一种过渡金属硫化物(fe,ni)9s8-ni3s2复合催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

1、目前，能源短缺、碳排放超标所带来的环境问题日益严峻，需要大力发展风电、水电等几乎不产生碳排放的清洁能源。氢能燃烧产物为水、对环境友好、燃烧值高、属于可再生能源，来源丰富且广泛，因此被认为是最为理想的清洁能源。电解水制氢是将水分子的氢离子(h+)和氢氧根离子(oh-)被电流分离，产生氢气和氧气，因其反应温和，能量转化率高而受到人们的广泛关注。但是，电解水制氢过程中主要采用的催化剂是贵金属铂，其价格高昂。限制了电解水制氢技术的大规模发展。因此，设计和制备价格低廉、原料易得且稳定性高的催化剂是当前的研究重点。

2、过渡金属硫化物多活性位点、优良电导率、较好的电化学稳定性的特点赋予了其较好的本征催化能力。另外，由于金属硫化物的硫元素的电负性低于金属氧化物的氧离子，因此金属硫化物表现出更高的导电率。然而在实际大规模应用中存在反应动力学迟钝、团聚严重等问题。因此，需要开发一种新的复合催化剂来进行电解水制氢。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种过渡金属硫化物(fe,ni)9s8-ni3s2复合催化剂及其制备方法和应用；本专利技术通过水热法合成过渡金属硫化物(fe,ni)9s8-ni3s2复合催化剂，包括以下步骤：s1：将片状硫化钠研磨成粉末；s2：将硫化钠、氯化亚铁和氯化镍用乙醇溶解，超声得到均匀溶液；s3：将得到的溶液转移至反

2、为了达到上述技术目的，本专利技术采用以下技术手段：

3、本专利技术首先提供了一种过渡金属硫化物(fe,ni)9s8-ni3s2复合催化剂，所述复合催化剂为块状颗粒堆积形态；所述复合催化剂中(fe,ni)9s8纳米颗粒和ni3s2纳米颗粒相互混合交织，(fe,ni)9s8纳米颗粒和ni3s2纳米颗粒的粒径为10～100nm。

4、本专利技术还提供了上述过渡金属硫化物(fe,ni)9s8-ni3s2复合催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：

5、将片状硫化钠研磨成均匀的粉末，然后将硫化钠粉末、氯化亚铁和氯化镍溶于乙醇中，超声至溶解完全，然后进行水热反应，反应结束后冷却至室温、洗涤、干燥，得到过渡金属硫化物(fe,ni)9s8-ni3s2复合催化剂。

6、优选地，所述硫化钠粉末的粒径为1～100μm。

7、优选地，所述硫化钠粉末、氯化亚铁和氯化镍的质量比为3:1:1～5:1:1。

8、优选地，所述超声的时间为30min。

9、优选地，所述水热反应的条件为：在180℃下反应10h。

10、本专利技术还提供了上述过渡金属硫化物(fe,ni)9s8-ni3s2复合催化剂在电解水制氢中的应用。

11、本专利技术还提供了一种电解水制氢的方法，所述方法包括在电解水过程中加入上述过渡金属硫化物(fe,ni)9s8-ni3s2复合催化剂。

12、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：

13、本专利技术采用水热合成技术，操作简单、绿色且可控性强，在多领域展现出强大的应用前景。本专利技术制备得到的过渡金属硫化物(fe,ni)9s8-ni3s2复合催化剂具有良好的导电性和催化活性，可以应用于电解水领域。

14、本专利技术在制备过渡金属硫化物(fe,ni)9s8-ni3s2复合催化剂时，通过制备条件和原料配比的控制，可以对尺寸进行控制在几到几十纳米之间。本专利技术所述过渡金属硫化物(fe,ni)9s8-ni3s2复合催化剂中，纳米颗粒的形貌具有较小的尺寸和较高的比表面积，有利于提高更多的活性位点从而提高催化剂的活性；过渡金属硫化物的晶体结构具有更好的稳定性，(fe,ni)9s8和ni3s2之间的相互作用可以促进电荷转移，提高催化活性。合适的形貌和结构可以减少活性位点的失活，从而增强催化剂的稳定性。

15、此外，过渡金属盐对催化剂的成分和晶体结构有影响；硫化剂的用量可以调控硫化反应的速率、程度和分散性，影响催化剂的形貌和结构；反应温度影响反应动力学和物质传输速率，从而影响催化剂的形貌、晶体结构和活性，反应时间的长短可以调节催化剂的晶体生长和颗粒尺寸分布；适当调节过渡金属盐和硫化剂的用量可以控制催化剂的组分、比例和分散性。原料的选择、用量和反应条件对催化剂的稳定性有影响。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种过渡金属硫化物(Fe,Ni)9S8-Ni3S2复合催化剂，其特征在于，所述复合催化剂为块状颗粒堆积形态；所述复合催化剂中(Fe,Ni)9S8纳米颗粒和Ni3S2纳米颗粒相互混合交织，(Fe,Ni)9S8纳米颗粒和Ni3S2纳米颗粒的粒径为10～100nm之间。

2.权利要求1所述的过渡金属硫化物(Fe,Ni)9S8-Ni3S2复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括：

3.根据权利要求2所述的过渡金属硫化物(Fe,Ni)9S8-Ni3S2复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述硫化钠粉末的粒径为1～100μm。

4.根据权利要求2所述的过渡金属硫化物(Fe,Ni)9S8-Ni3S2复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述硫化钠粉末、氯化亚铁和氯化镍的质量比为3:1:1～5:1:1。

5.根据权利要求2所述的过渡金属硫化物(Fe,Ni)9S8-Ni3S2复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述超声的时间为30min。

6.根据权利要求2所述的过渡金属硫化物(Fe,Ni)9S8-Ni3S2复合催化剂的制备方法，其特征在于，所

7.权利要求1所述的过渡金属硫化物(Fe,Ni)9S8-Ni3S2复合催化剂在电解水制氢中的应用。

8.一种电解水制氢的方法，其特征在于，所述方法包括在电解水过程中加入权利要求1所述的过渡金属硫化物(Fe,Ni)9S8-Ni3S2复合催化剂。

...

【技术特征摘要】

1.一种过渡金属硫化物(fe,ni)9s8-ni3s2复合催化剂，其特征在于，所述复合催化剂为块状颗粒堆积形态；所述复合催化剂中(fe,ni)9s8纳米颗粒和ni3s2纳米颗粒相互混合交织，(fe,ni)9s8纳米颗粒和ni3s2纳米颗粒的粒径为10～100nm之间。

2.权利要求1所述的过渡金属硫化物(fe,ni)9s8-ni3s2复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括：

3.根据权利要求2所述的过渡金属硫化物(fe,ni)9s8-ni3s2复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述硫化钠粉末的粒径为1～100μm。

4.根据权利要求2所述的过渡金属硫化物(fe,ni)9s8-ni3s2复合催化剂的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王爱健，窦雨琴，王琦，杨欣，赵炜，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人