CN110586116B - 一种析氢电催化剂的MoO2-Ni/CC复合材料及制备方法 - Google Patents
一种析氢电催化剂的MoO2-Ni/CC复合材料及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110586116B CN110586116B CN201910914134.7A CN201910914134A CN110586116B CN 110586116 B CN110586116 B CN 110586116B CN 201910914134 A CN201910914134 A CN 201910914134A CN 110586116 B CN110586116 B CN 110586116B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nickel
- moo
- composite material
- electrodeposition
- composite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 56
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 35
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 88
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 30
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 29
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 21
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 21
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 18
- DDTIGTPWGISMKL-UHFFFAOYSA-N molybdenum nickel Chemical compound [Ni].[Mo] DDTIGTPWGISMKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- QMKYBPDZANOJGF-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3,5-tricarboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(C(O)=O)=CC(C(O)=O)=C1 QMKYBPDZANOJGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000012378 ammonium molybdate tetrahydrate Substances 0.000 claims description 6
- FIXLYHHVMHXSCP-UHFFFAOYSA-H azane;dihydroxy(dioxo)molybdenum;trioxomolybdenum;tetrahydrate Chemical compound N.N.N.N.N.N.O.O.O.O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O[Mo](O)(=O)=O.O[Mo](O)(=O)=O.O[Mo](O)(=O)=O FIXLYHHVMHXSCP-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 6
- AOPCKOPZYFFEDA-UHFFFAOYSA-N nickel(2+);dinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O AOPCKOPZYFFEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Chemical compound CC(N)=S YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Natural products CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YFKIWUQBRSMPMZ-UHFFFAOYSA-N methane;nickel Chemical compound C.[Ni] YFKIWUQBRSMPMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 26
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 24
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 15
- 239000011609 ammonium molybdate Substances 0.000 description 9
- APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P ammonium molybdate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 9
- 229940010552 ammonium molybdate Drugs 0.000 description 9
- 235000018660 ammonium molybdate Nutrition 0.000 description 9
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical class Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 8
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 101100317222 Borrelia hermsii vsp3 gene Proteins 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- QXYJCZRRLLQGCR-UHFFFAOYSA-N molybdenum(IV) oxide Inorganic materials O=[Mo]=O QXYJCZRRLLQGCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 229910005914 NiSx Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 238000000026 X-ray photoelectron spectrum Methods 0.000 description 1
- DSVGQVZAZSZEEX-UHFFFAOYSA-N [C].[Pt] Chemical compound [C].[Pt] DSVGQVZAZSZEEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/88—Molybdenum
- B01J23/883—Molybdenum and nickel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/33—Electric or magnetic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
本发明涉及电催化水分解技术领域,具体为一种析氢电催化剂的MoO2‑Ni/CC复合材料及制备方法,通过电沉积和水热反应,随后进行还原处理得到的MoO2‑Ni/CC复合材料,本发明制备方法简单,通过在碳布上进行简单的电沉积和水热反应,随后进行还原处理得到MoO2‑Ni/CC复合材料,在酸性、碱性和中性的条件下都具有优异的电催化析氢性能,且使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及氢能源技术领域,具体为一种析氢电催化剂的MoO2-Ni/CC复合材料及制备方法。
背景技术
随着经济的发展,对能源的需求逐渐增加,而传统能源(煤、石油、天然气等)的大量消耗造成了严重的环境污染。为了营造更加美好的生活环境,发展绿色环保可再生的新能源替代传统能源,已成为社会经济发展的当务之急。近年来,氢能源(H2)由于其燃烧能量密度高、燃烧产物无污染和来源广泛等优点,引起了广泛的重视。在目前的众多制氢技术中,电催化分解水制氢是应用最广泛的方法之一,其工艺过程简单、无污染,而且所需电能来源广泛可以通过太阳能、风能、水能等绿色能源发电所产生,因此是一种较为理想的制氢技术。
如今,铂基催化剂是公认的最好析氢催化剂,比如常用的铂碳混合物Pt/C(以下简称Pt/C),但是由于铂基催化剂的稀缺性、昂贵的价格和稳定性差等原因限制了它在电解水析氢中的大规模商业化应用。近年来,研究一些价格低廉、对环境无污染的非贵金属来替代铂基材料成为了研究的热点。而大部分非贵金属催化剂只能在酸性或者碱性一种条件下工作。基于以上观点,寻找一种简单的方法合成钼镍复合材料,这种催化剂属于非贵金属催化剂,合成方法简单,成本低廉,在全pH条件下都具有较好的催化活性和稳定性,具有较强的实际应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种析氢电催化剂的MoO2-Ni/CC复合材料及制备方法,解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种析氢电催化剂的MoO2-Ni/CC复合材料,所述复合材料是通过电沉积和水热反应,随后进行还原处理得到的MoO2-Ni/CC复合材料。
进一步的,所述电沉积是将镍沉积在碳布上,获得镍基前驱体;再将所述镍基前驱体加入混合溶液中进行水热反应,获得镍钼复合材料前驱体,在氮气和氢气的气氛下进行还原处理。
一种析氢电催化剂的MoO2-Ni/CC复合材料的制备方法,其特征在于,至少包括制取镍基前驱体:制取六水合硝酸镍超声溶解在去离子水中得到硝酸镍溶液,再通过电沉积的方法将镍电沉积在碳布上。
进一步的,还包括制取镍钼复合材料前驱体:将四水合钼酸铵、硫代乙酰胺和均苯三甲酸超声溶解在去离子水和N,N-二甲基甲酰胺中得到混合溶液,再将所述镍基前驱体加入所述混合溶液中进行水热反应。
进一步的,还包括对所述镍钼复合物前驱体的硫化:将所述镍钼复合材料前驱体放在氮气和氢气的气氛下进行还原处理,即得到所述MoO2-Ni/CC复合材料。
进一步的,所述硝酸镍溶液0.1 mol/L,所述电沉积镍的时间为1小时,所述电沉积施加的电流为-10 mA/cm2。
进一步的,所述水热反应的温度为80℃,水热反应的时间为12小时。
进一步的,所述还原处理的温度为400~600℃,时间为2小时。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明制备方法简单,通过在碳布上进行简单的电沉积和水热反应,随后进行还原处理得到MoO2-Ni/CC复合材料,在酸性、碱性和中性的条件下都具有优异的电催化析氢性能,且使用寿命长。
附图说明
图1 为本发明MoO2-Ni/CC复合材料的X-射线粉末衍射图;
图2为实施例1的扫描电子显微镜图片(a)、透射电镜图(b)、高分辨图(c)及元素分布图片(d);
图3为本发明MoO2-Ni/CC复合材料、单独的MoO2和NiSx的X-射线光电子能谱图;
图4为本发明实施例1制备的MoO2-Ni/CC复合材料在不同pH溶液的线性扫描曲线;
图5 为本发明实施例1制备的MoO2-Ni/CC复合材料在不同pH溶液下的稳定性测试曲线;
图6 为本发明实施例1、2、3在不同pH溶液下的电催化析氢线性扫描曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行描述。
参阅图1至图6,本发明所提供的技术方案:
一、先制备商用Pt/C作为电极样品,用于与本发明的实施例进行对比:称取5 mg商业Pt/C(Johnson Matthey)溶解在100μL去离子水、100μL无水乙醇和5μL的Nafion溶液中,超声30分钟,然后将超声均匀后的Pt/C浆液滴在1 cm2的碳布上,在室温下干燥备用。
二、实施例1:
按照以下步骤制备MoO2-Ni/CC复合材料:
(1)处理碳布:将碳布剪成1x1.5 cm大小,然后分别在0.5 mol/L的硫酸溶液、去离子水和乙醇中超声洗涤5分钟,循环洗三次,自然晾干备用。
(2)配置硝酸镍溶液:称取1.16 g六水合硝酸镍溶于40 mL去离子水中,超声10分钟,配置成0.1 mol/L的硝酸镍溶液备用。
(3)电沉积镍:电沉积的设备为法国Bio-Logic VMP3多通道电化学工作站,用碳布作为工作电极,铂片作为对电极,饱和甘汞电极作为参比电极。其中,以所配置好的硝酸镍溶液为电镀液,在-10 mA/cm2的电流下进行电沉积1小时。电沉积结束后用大量的水冲洗电沉积后的碳布,然后在室温下晾干备用,便完成镍基前驱体的制作。
(4)配置钼酸铵混合溶液:称取0.24g四水合钼酸铵、0.015g硫代乙酰胺和0.042g均苯三甲酸溶解在10 mL去离子水和10mLN,N-二甲基甲酰胺中,超声3分钟,配置成的钼酸铵混合溶液备用。
(5)水热反应:将配置好的钼酸铵混合溶液转移到25mL的玻璃小瓶中然后将沉积了镍的碳布置于瓶中,将玻璃小瓶放在烘箱中加热至80度,反应12小时,反应结束后取出碳布并用大量的去离子水冲洗,然后在室温下晾干备用,完成镍钼前驱体的制作。
(6)还原处理:将镍钼前驱体的放置于石英舟中,然后将石英舟置于管式炉中。在管式炉中通入高纯氮气和氢气,然后以5℃/分钟的升温速率将温度升到500℃,在500℃下还原2小时,待自然冷却至室温,然后取出并用大量的去离子水冲洗,室温下晾干,从而制备得到MoO2-Ni/CC复合材料。
(7)电化学测试:析氢测试采取三电极系统在电化学工作站(法国Bio-LogicVMP3)上进行,将制备得到的MoO2-Ni/CC复合材料作为工作电极,石墨板作为对电极,饱和甘汞电极作为参比电极,1.0 mol/L的氢氧化钾溶液作为电解液,测试温度为25℃,扫描速度为2 mV/s,扫描范围为-0.9~-1.5 V。电极电势通过对饱和甘汞电极得到,并进行可逆氢电极(Reversible hydrogen electrode, RHE)和阻抗补偿矫正。所有电势均根据以下能斯特方程得到:
ERHE = ESCE+0.241+0.059pH-iR
式中:i为测试的电流,R为溶液阻抗。
由图1可知实施例1中样品分别具有MoO2、和Ni典型的X-射线粉末衍射的特征峰。
如图2(a)所示实施例1的扫描电子显微镜下的图,可以看到有大量的纳米粒子均匀分布在纳米片上;如图2(b)、(c)所示为透射电镜图和高分辨图,显示复合材料中具有MoO2、和Ni;如图2(d)所示各元素均匀分布在复合材料中。
图3显示了在MoO2-Ni/CC复合材料中存在电子转移,其中图3(a)中MoO2-Ni/CC复合材料中Mo的结合能产生了负偏移,图3(b)中MoO2-Ni/CC复合材料中Ni的结合能产生了正偏移,显示出在MoO2-Ni/CC复合材料中电子由Ni向MoO2转移,因此证明了MoO2-Ni/CC复合材料中存在着电子协同作用,通过镍钼之间的电子协同作用,提高催化剂的导电性和本征催化活性。
图4显示本发明制备的MoO2-Ni/CC复合材料在不同pH溶液中的线性扫描极化曲线,当电流密度达到-10mA /cm2在酸性、碱性和中性的过电位仅需要47、70和84mV,说明本发明的MoO2-Ni/CC复合材料在不同的pH条件下都具有优异的催化性能。图5显示,在不同pH下以-10mA /cm2的电流密度下测试48个小时,点位没有明显的变化,显示本发明的MoO2-Ni/CC复合材料在不同pH下具有超强的稳定性。
二、实施例2:
按照以下步骤制备MoO2-Ni/CC复合材料:
(1)处理碳布:将碳布剪成1x1.5 cm大小,然后分别在0.5 mol/L的硫酸溶液、去离子水和乙醇中超声洗涤5分钟,循环洗三次,自然晾干备用。
(2)配置硝酸镍溶液:称取1.16 g六水合硝酸镍溶于40 mL去离子水中,超声10分钟,配置成0.1 mol/L的硝酸镍溶液备用。
(3)电沉积镍:电沉积的设备为法国Bio-Logic VMP3多通道电化学工作站,用碳布作为工作电极,铂片作为对电极,饱和甘汞电极作为参比电极。其中,以所配置好的硝酸镍溶液为电镀液,在-10 mA/cm2的电流下进行电沉积1小时。电沉积结束后用大量的水冲洗电沉积后的碳布,然后在室温下晾干备用,便完成镍基前驱体的制作。
(4)配置钼酸铵混合溶液:称取0.24g四水合钼酸铵、0.015g硫代乙酰胺和0.042g均苯三甲酸溶解在10 mL去离子水和10mLN,N-二甲基甲酰胺中,超声3分钟,配置成的钼酸铵混合溶液备用。
(5)水热反应:将配置好的钼酸铵混合溶液转移到25mL的玻璃小瓶中然后将沉积了镍的碳布置于瓶中,将玻璃小瓶放在烘箱中加热至80度,反应12小时,反应结束后取出碳布并用大量的去离子水冲洗,然后在室温下晾干备用,完成镍钼前驱体的制作。
(6)还原处理:将镍钼前驱体的放置于石英舟中,然后将石英舟置于管式炉中。在管式炉中通入高纯氮气和氢气,然后以5℃/分钟的升温速率将温度升到400℃,在400℃下还原2小时,待自然冷却至室温,然后取出并用大量的去离子水冲洗,室温下晾干,从而制备得到MoO2-Ni/CC复合材料。
(7)电化学测试:析氢测试采取三电极系统在电化学工作站(法国Bio-LogicVMP3)上进行,将制备得到的MoO2-Ni/CC复合材料作为工作电极,石墨板作为对电极,饱和甘汞电极作为参比电极,1.0 mol/L的氢氧化钾溶液作为电解液,测试温度为25℃,扫描速度为2 mV/s,扫描范围为-0.9~-1.5 V。电极电势通过对饱和甘汞电极得到,并进行可逆氢电极(Reversible hydrogen electrode, RHE)和阻抗补偿矫正。所有电势均根据以下能斯特方程得到:
ERHE = ESCE+0.241+0.059pH-iR
式中:i为测试的电流,R为溶液阻抗。
三、实施例3:
按照以下步骤制备MoO2-Ni/CC复合材料,
(1)处理碳布:将碳布剪成1x1.5 cm大小,然后分别在0.5 mol/L的硫酸溶液、去离子水和乙醇中超声洗涤5分钟,循环洗三次,自然晾干备用。
(2)配置硝酸镍溶液:称取1.16 g六水合硝酸镍溶于40 mL去离子水中,超声10分钟,配置成0.1 mol/L的硝酸镍溶液备用。
(3)电沉积镍:电沉积的设备为法国Bio-Logic VMP3多通道电化学工作站,用碳布作为工作电极,铂片作为对电极,饱和甘汞电极作为参比电极。其中,以所配置好的硝酸镍溶液为电镀液,在-10 mA/cm2的电流下进行电沉积1小时。电沉积结束后用大量的水冲洗电沉积后的碳布,然后在室温下晾干备用,便完成镍基前驱体的制作。
(4)配置钼酸铵混合溶液:称取0.24g四水合钼酸铵、0.015g硫代乙酰胺和0.042g均苯三甲酸溶解在10 mL去离子水和10mLN,N-二甲基甲酰胺中,超声3分钟,配置成的钼酸铵混合溶液备用。
(5)水热反应:将配置好的钼酸铵混合溶液转移到25mL的玻璃小瓶中然后将沉积了镍的碳布置于瓶中,将玻璃小瓶放在烘箱中加热至80度,反应12小时,反应结束后取出碳布并用大量的去离子水冲洗,然后在室温下晾干备用,完成镍钼前驱体的制作。
(6)还原处理:将镍钼前驱体的放置于石英舟中,然后将石英舟置于管式炉中。在管式炉中通入高纯氮气和氢气,然后以5℃/分钟的升温速率将温度升到600℃,在600℃下还原2小时,待自然冷却至室温,然后取出并用大量的去离子水冲洗,室温下晾干,从而制备得到MoO2-Ni/CC复合材料。
(7)电化学测试:析氢测试采取三电极系统在电化学工作站(法国Bio-LogicVMP3)上进行,将制备得到的MoO2-Ni/CC复合材料作为工作电极,石墨板作为对电极,饱和甘汞电极作为参比电极,1.0 mol/L的氢氧化钾溶液作为电解液,测试温度为25℃,扫描速度为2 mV/s,扫描范围为-0.9~-1.5 V。电极电势通过对饱和甘汞电极得到,并进行可逆氢电极(Reversible hydrogen electrode, RHE)和阻抗补偿矫正。所有电势均根据以下能斯特方程得到:
ERHE = ESCE+0.241+0.059pH-iR
式中:i为测试的电流,R为溶液阻抗。
比较实施例1、2、3的不同在于还原温度,还原温度在400~600℃都能获得较好的电催化析氢性能,如图6所示,实施例1、2、3在碱性条件下的电流密度达到10 mA/cm2时,过电位仅为47mV、72mV 和78mV,表现出了突出的电催化析氢性能。
综上所述,通过在碳布上进行简单的电沉积和水热反应,随后进行还原处理得到MoO2-Ni/CC复合材料,在酸性、碱性和中性的条件下都具有优异的电催化析氢性能,且使用寿命长。
以上的展示的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明的权利范围,以此依靠本发明权利要求所作的同等变化,仍属于本发明所涵盖的范围。
Claims (3)
1.一种用于全pH范围析氢电催化剂的MoO2-Ni/CC复合材料,其特征在于,所述复合材料是通过电沉积和水热反应,随后进行还原处理得到的MoO2-Ni/CC复合材料;所述电沉积施加的电流密度为-10 mA/cm2将镍沉积在碳布上,获得镍基前驱体;再将所述镍基前驱体加入混合溶液中进行水热反应,获得镍钼复合材料前驱体,在氮气和氢气的气氛下进行还原处理得到MoO2-Ni/CC复合材料;
所述镍钼复合材料前驱体的制取是:将四水合钼酸铵、硫代乙酰胺和均苯三甲酸超声溶解在去离子水和N,N-二甲基甲酰胺中得到混合溶液,再将所述镍基前驱体加入所述混合溶液中进行水热反应,所述水热反应的温度为80℃,时间为12小时。
2.一种如权利要求1所述用于全pH范围析氢电催化剂的MoO2-Ni/CC复合材料的制备方法,其特征在于,所述复合材料是通过电沉积和水热反应,随后进行还原处理得到的MoO2-Ni/CC复合材料;所述电沉积施加的电流密度为-10 mA/cm2将镍沉积在碳布上,获得镍基前驱体;再将所述镍基前驱体加入混合溶液中进行水热反应,获得镍钼复合材料前驱体,在氮气和氢气的气氛下进行还原处理得到MoO2-Ni/CC复合材料;
所述镍钼复合材料前驱体的制取是:将四水合钼酸铵、硫代乙酰胺和均苯三甲酸超声溶解在去离子水和N,N-二甲基甲酰胺中得到混合溶液,再将所述镍基前驱体加入所述混合溶液中进行水热反应,所述水热反应的温度为80℃,时间为12小时;
所述镍基前驱体的制取是:六水合硝酸镍超声溶解在去离子水中得到硝酸镍溶液,再通过电沉积的方法将镍电沉积在碳布上,所述硝酸镍溶液的浓度0.1 mol/L,电沉积镍的时间为1小时,所述电沉积施加的电流密度为-10 mA/cm2。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述还原处理的温度为400~600℃,时间为2小时。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910914134.7A CN110586116B (zh) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 一种析氢电催化剂的MoO2-Ni/CC复合材料及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910914134.7A CN110586116B (zh) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 一种析氢电催化剂的MoO2-Ni/CC复合材料及制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110586116A CN110586116A (zh) | 2019-12-20 |
CN110586116B true CN110586116B (zh) | 2021-08-17 |
Family
ID=68863554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910914134.7A Active CN110586116B (zh) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 一种析氢电催化剂的MoO2-Ni/CC复合材料及制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110586116B (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111575708A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-08-25 | 台州学院 | 一种镍钼聚离子化合物混合相纳米棒阵列的制备方法 |
CN111957329B (zh) * | 2020-07-20 | 2023-09-19 | 中科润谷智慧能源科技(佛山)有限公司 | 一种自支撑Ni2P-WOx析氢电催化剂制备方法 |
CN113003944A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-06-22 | 天津城建大学 | 一种用于电致变色的氧化钨/钼酸铵复合薄膜的制备方法 |
CN113604831B (zh) * | 2021-08-06 | 2022-12-13 | 广西师范大学 | 一种Co4S3-WS2析氧析氢电催化剂制备方法 |
CN113652708B (zh) * | 2021-09-02 | 2023-04-07 | 广西师范大学 | 一种Pt/Ni3N@Mo2C氢氧化氢析出电催化剂制备方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007001164A1 (en) * | 2005-06-29 | 2007-01-04 | Samsung Engineering Co., Ltd. | Metal oxide catalyst for hydrogen generation and method of producing the same |
CN105355456A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-02-24 | 中南大学 | 一种二氧化钼金属复合电极及其制备方法和应用 |
CN107685150A (zh) * | 2017-08-24 | 2018-02-13 | 武汉理工大学 | 一种氮掺杂碳包覆的Ni&MoO2超细纳米线及其制备方法和应用 |
CN108806993A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-11-13 | 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 | 一种复合电极材料及其制备方法和应用 |
CN109467958A (zh) * | 2017-09-07 | 2019-03-15 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种铁掺杂二硫化钼涂层材料及其制备方法和应用 |
CN110180561A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-08-30 | 景德镇陶瓷大学 | 花状MoS2/TiO2光催化材料的制备方法 |
-
2019
- 2019-09-25 CN CN201910914134.7A patent/CN110586116B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007001164A1 (en) * | 2005-06-29 | 2007-01-04 | Samsung Engineering Co., Ltd. | Metal oxide catalyst for hydrogen generation and method of producing the same |
CN105355456A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-02-24 | 中南大学 | 一种二氧化钼金属复合电极及其制备方法和应用 |
CN107685150A (zh) * | 2017-08-24 | 2018-02-13 | 武汉理工大学 | 一种氮掺杂碳包覆的Ni&MoO2超细纳米线及其制备方法和应用 |
CN109467958A (zh) * | 2017-09-07 | 2019-03-15 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种铁掺杂二硫化钼涂层材料及其制备方法和应用 |
CN108806993A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-11-13 | 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 | 一种复合电极材料及其制备方法和应用 |
CN110180561A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-08-30 | 景德镇陶瓷大学 | 花状MoS2/TiO2光催化材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Integrated 3D self-supported Ni decorated MoO2 nanowires as highly efficient electrocatalysts for ultra-highly stable and large-current-density hydrogen evolution;Bowen Ren et al.;《Journal of Materials Chemistry A》;RSC;20171103;第5卷(第46期);第24453页摘要-第24460页左栏第6段 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110586116A (zh) | 2019-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110586116B (zh) | 一种析氢电催化剂的MoO2-Ni/CC复合材料及制备方法 | |
CN110433829B (zh) | 一种MoO2-NiSx/CC析氢电催化剂及制备方法 | |
CN109967100B (zh) | 一种金属掺杂的CoP3、其制备方法及应用 | |
CN111282582A (zh) | 一种泡沫镍基电解水制氢催化剂的制备方法 | |
CN110052277B (zh) | 一种过渡金属族金属硫化物析氧催化剂的制备方法 | |
CN112023961B (zh) | 基于P-MoS2@CoP复合材料全水解催化剂制备方法 | |
CN109628951B (zh) | 一种硫化镍析氢电催化剂及其制备方法与应用 | |
CN110484934B (zh) | 镍磷/磷化镍-碳布三维自支撑析氢电极材料的制备方法 | |
CN109621981B (zh) | 一种金属氧化物-硫化物复合析氧电催化剂及其制备方法和应用 | |
CN108435211B (zh) | 一种Ce掺杂的Ni-Fe-Ce三元硫化物析氧催化剂的制备方法 | |
CN109759066B (zh) | 一种硼掺杂石墨烯负载的钴镍双金属氧化物析氧催化剂的制备方法 | |
CN109621969B (zh) | 一种自支撑双金属镍钨碳化物全解水材料及其制备方法 | |
CN113512737B (zh) | 一种氢氧化镍电催化剂、制备方法、电化学活化方法及其应用 | |
CN112481656B (zh) | 高选择性电催化甘油氧化转化产甲酸和高效电解水产氢的双功能催化剂及其制备方法与应用 | |
CN110681404A (zh) | 一种用于电解水阴极析氢反应的片状碳化钼催化剂及其制备方法和应用 | |
CN112708904A (zh) | 一种碳纤维负载纳米钴钼合金催化剂的制备方法及应用 | |
CN111118564B (zh) | 一种镍-氧化镍超薄纳米片材料及其电沉积制备方法和应用 | |
CN110106518B (zh) | 一种用于碱性电催化析氢的复合材料及制备方法 | |
CN114405521A (zh) | 一种缺陷丰富的掺锌二硫化钼纳米片析氢电催化剂的制备方法 | |
CN115261915B (zh) | 一种含钴和镍的复合电催化剂及其制备方法和应用 | |
CN112007671B (zh) | 一种Fe1Co6-P@CC电催化剂及其制备方法 | |
CN114045509B (zh) | 一种钠离子导通的电解海水装置及其应用 | |
CN111957329A (zh) | 一种自支撑Ni2P-WOx析氢电催化剂制备方法 | |
CN115125547A (zh) | Mo/Nb双掺杂Co中空介孔碳纳米盒催化剂的制备及应用 | |
CN112295581B (zh) | 一种电催化剂材料及其应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20221109 Address after: 528,299 No. 1, Unit 905, Floor 9, Chengye Building, No. 13, Nanping West Road, Guicheng Street, Nanhai District, Foshan City, Guangdong Province Patentee after: Huahydrogen (Guangdong) New Energy Technology Co.,Ltd. Address before: 541004 No. 15 Yucai Road, Qixing District, Guilin, the Guangxi Zhuang Autonomous Region Patentee before: Guangxi Normal University |
|
TR01 | Transfer of patent right |