CN110615488B - 一种V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构的制备方法 - Google Patents
一种V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110615488B CN110615488B CN201911034298.7A CN201911034298A CN110615488B CN 110615488 B CN110615488 B CN 110615488B CN 201911034298 A CN201911034298 A CN 201911034298A CN 110615488 B CN110615488 B CN 110615488B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- doped
- core
- shell structure
- nickel
- foamed nickel
- 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
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 11
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 173
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 71
- YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Chemical compound CC(N)=S YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Natural products CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 11
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910021550 Vanadium Chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 10
- RPESBQCJGHJMTK-UHFFFAOYSA-I pentachlorovanadium Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[V+5] RPESBQCJGHJMTK-UHFFFAOYSA-I 0.000 claims abstract description 10
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 17
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 17
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 17
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 14
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims description 14
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 8
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 7
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 239000006260 foam Substances 0.000 abstract description 5
- 239000002243 precursor Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910001456 vanadium ion Inorganic materials 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910002640 NiOOH Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- YGHCWPXPAHSSNA-UHFFFAOYSA-N nickel subsulfide Chemical compound [Ni].[Ni]=S.[Ni]=S YGHCWPXPAHSSNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
- C01B3/042—Decomposition of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G53/00—Compounds of nickel
- C01G53/04—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G53/00—Compounds of nickel
- C01G53/11—Sulfides; Oxysulfides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0266—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step
- C01B2203/0277—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step containing a catalytic decomposition step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
- C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
- C01B2203/1052—Nickel or cobalt catalysts
- C01B2203/1058—Nickel catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/1205—Composition of the feed
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/40—Electric properties
-
- 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)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
一种V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构的制备方法。取氯化钒和尿素加入超纯水中得溶液A；将溶液A与泡沫镍置于反应内衬中并密封，然后置入均相反应仪中水热反应后清洗、干燥得到原位生长在泡沫镍上的NiV‑LDH/NF；将硫代乙酰胺溶液NiV‑LDH/NF置入水热釜中水热反应后冷却至室温；将反应釜在室温下置放20‑24h后取出泡沫镍清洗后干燥，得V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构电催化材料。本发明以泡沫镍为镍源，氯化钒和尿素分别为钒源和碱源，得到原位生长在泡沫镍表面的NiV‑LDH/NF前驱体，钒离子的存在加速了泡沫镍中镍离子的释放同时调控了NiV‑LDH的形貌，且得到的原位NiV‑LDH/NF结构稳定性极强。所制备的最终核壳结构的复合材料具有优异的电催化析氧析氢性能和稳定性，以及快的反应动力学。
Description
技术领域
本发明属于一种核壳结构的复合材料的制备方法，具体涉及一种V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构的制备方法。
背景技术
随着化石燃料的枯竭和相关的环境污染的增多，寻找绿色和可再生能源来解决这些问题是非常迫切的。具有高能量密度的氢，由于其纯度和可持续性被认为是理想的替代能源载体。电解水这一绿色的制氢工艺被认为是一种具有发展前景的产生氢燃料的方法。电解水过程一般分为析氢和析氧两个半反应。但它们两者在反应过程中都需要克服较大的能量势垒，因此需要寻找一种催化剂来加快反应速度。
Ni3S2具有地球丰度高、导电性好、热稳定性强以及环境友好等特点，被认为是一种很有潜力的电解水催化剂材料。据文献报道，Ni3S2在析氧过程中作为前催化剂，Ni2+会被氧化成Ni3+从而转换成NiOOH，该物质被认为是真正的析氧活性物质。因此加快 NiOOH的生成是提高Ni3S2水裂解动力学的一个关键因素。金属阳离子掺杂可改善催化剂的形貌和电子结构，有利于提高催化剂的活性面积以及催化过程中的反应动力学。另一方面，Ni3S2在水裂解过程中的结构稳定性较差。
因此探索高效且低成本的方法，来提高Ni3S2的催化活性和稳定性是十分有意义的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备能耗低、重复性好且高效的具备优异电催化水裂解活性和稳定性的V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构的制备方法。
本发明是通过以下技术方案来实现：
1)取0.1-0.2g氯化钒和0.3-0.5g尿素加入到20～25ml超纯水中搅拌均匀得溶液A；将溶液A倒入聚四氟乙烯内衬的水热釜中，然后将泡沫镍置于聚四氟乙烯内衬中并密封，然后置入均相反应仪中在125-135℃下水热反应，冷却至室温并取出泡沫镍清洗后干燥得到以泡沫镍为镍源的原位生长在泡沫镍上的NiV-LDH/NF；
2)将40-60mg硫代乙酰胺加入到20～30ml去离子水中，得硫代乙酰胺溶液；将硫代乙酰胺溶液和步骤1)所得的NiV-LDH/NF置入水热釜中在128-130℃下水热反应后冷却至室温；
3)将步骤2)的反应釜在25-30℃置放20-24h后取出泡沫镍清洗后干燥，得V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构电催化材料。
所述步骤1)的泡沫镍分别置入丙酮中超声清洗5-10min，再置入2～3mol/L的盐酸中超声清洗10-15min去除表面杂质，再分别采用乙醇和去离子水交替冲洗干净，随后在25-35℃下真空干燥3-4h。
所述步骤1)水热反应时间为10～14h。
所述步骤1)清洗采用超纯水和无水乙醇清洗。
所述步骤1)干燥在25-35℃下真空干燥3-4h。
所述步骤2)水热反应时间为5-8h。
所述步骤3)清洗采用水和无水乙醇清洗。
所述步骤3)干燥是在25-35℃下真空干燥3-4h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
1)该方法以泡沫镍为镍源，氯化钒和尿素分别为钒源和碱源，得到原位生长在泡沫镍表面的NiV-LDH/NF前驱体，在此过程中，钒离子的存在加速了泡沫镍中镍离子的释放同时调控了NiV-LDH的形貌，且最终得到的原位NiV-LDH/NF结构稳定性极强。
2)利用硫代乙酰胺溶液对前驱体通过水热反应进行硫化，硫代乙酰胺在水热过程中不仅可以提供S2-,同时提供了碱性环境，有利于氧化物的生成。
3)在室温下放置有利于材料表面进行进一步晶化。
4)该方法可以使V均匀的掺杂在体相材料中，不仅调控了样品的形貌，也能够改善材料的电子结构；更重要的是，V4+在碱性条件下发生氧化反应时容易从材料表面发生部分析出，从而加快表面真正的活性物质NiOOH的生成，从而加快整体催化剂的反应动力学以及提高水裂解的整体效率。
5)该方法制备的V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构具有优异的电催化析氧析氢性能和稳定性，以及快的反应动力学。
附图说明
图1为实施例5制备的V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构自支撑电极的X- 射线衍射图谱；
图2为实施例5制备的V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构自支撑电极的透射电镜照片；
图3为实施例5制备的V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构自支撑电极的元素分布图；
图4为实施例5制备的V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构自支撑电极的OER 性能图；
图5为实施例5制备的V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构自支撑电极的HER 性能图。
图6为实施例5制备的V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构自支撑电极的稳定性图。
图7为实施例5制备的V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构自支撑电极的OER 的塔菲尔斜率图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
1)取0.2g氯化钒和0.5g尿素加入到25ml超纯水中搅拌均匀得溶液A；将溶液A 倒入聚四氟乙烯内衬的水热釜中，然后将泡沫镍置于聚四氟乙烯内衬中并密封，然后置入均相反应仪中在135℃下水热反应10h，冷却至室温并取出泡沫镍用超纯水和无水乙醇清洗后，于25℃下真空干燥4h得到以泡沫镍为镍源的原位生长在泡沫镍上的 NiV-LDH/NF；
所用的泡沫镍分别置入丙酮中超声清洗10min，再置入2mol/L的盐酸中超声清洗15min去除表面杂质，再分别采用乙醇和去离子水交替冲洗干净，随后在35℃下真空干燥3h；
2)将40mg硫代乙酰胺加入到20ml去离子水中，得硫代乙酰胺溶液；将硫代乙酰胺溶液和步骤1)所得的NiV-LDH/NF置入水热釜中在128℃下水热反应8h后冷却至室温；
3)将步骤2)的反应釜在25℃置放20h后取出泡沫镍用水和无水乙醇清洗后，于 35℃下真空干燥3h得V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构电催化材料。
实施例2：
1)取0.1g氯化钒和0.3g尿素加入到23ml超纯水中搅拌均匀得溶液A；将溶液A 倒入聚四氟乙烯内衬的水热釜中，然后将泡沫镍置于聚四氟乙烯内衬中并密封，然后置入均相反应仪中在130℃下水热反应12h，冷却至室温并取出泡沫镍用超纯水和无水乙醇清洗后，于35℃下真空干燥3h得到以泡沫镍为镍源的原位生长在泡沫镍上的 NiV-LDH/NF；
所用的泡沫镍分别置入丙酮中超声清洗5min，再置入3mol/L的盐酸中超声清洗10min去除表面杂质，再分别采用乙醇和去离子水交替冲洗干净，随后在25℃下真空干燥4h；
2)将40mg硫代乙酰胺加入到25ml去离子水中，得硫代乙酰胺溶液；将硫代乙酰胺溶液和步骤1)所得的NiV-LDH/NF置入水热釜中在128℃下水热反应8h后冷却至室温；
3)将步骤2)的反应釜在30℃置放24h后取出泡沫镍用水和无水乙醇清洗后，于 25℃下真空干燥4h得V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构电催化材料。
实施例3：
1)取0.15g氯化钒和0.4g尿素加入到20ml超纯水中搅拌均匀得溶液A；将溶液A 倒入聚四氟乙烯内衬的水热釜中，然后将泡沫镍置于聚四氟乙烯内衬中并密封，然后置入均相反应仪中在125℃下水热反应14h，冷却至室温并取出泡沫镍用超纯水和无水乙醇清洗后，于30℃下真空干燥3.5h得到以泡沫镍为镍源的原位生长在泡沫镍上的 NiV-LDH/NF；
所用的泡沫镍分别置入丙酮中超声清洗8min，再置入2.5mol/L的盐酸中超声清洗13min去除表面杂质，再分别采用乙醇和去离子水交替冲洗干净，随后在30℃下真空干燥3.5h；
2)将40mg硫代乙酰胺加入到20ml去离子水中，得硫代乙酰胺溶液；将硫代乙酰胺溶液和步骤1)所得的NiV-LDH/NF置入水热釜中在130℃下水热反应6h后冷却至室温；
3)将步骤2)的反应釜在28℃置放22h后取出泡沫镍用水和无水乙醇清洗后，于 30℃下真空干燥3.5h得V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构电催化材料。
实施例4：
1)取0.18g氯化钒和0.45g尿素加入到25ml超纯水中搅拌均匀得溶液A；将溶液A倒入聚四氟乙烯内衬的水热釜中，然后将泡沫镍置于聚四氟乙烯内衬中并密封，然后置入均相反应仪中在130℃下水热反应12h，冷却至室温并取出泡沫镍用超纯水和无水乙醇清洗后，于28℃下真空干燥4h得到以泡沫镍为镍源的原位生长在泡沫镍上的 NiV-LDH/NF；
所用的泡沫镍分别置入丙酮中超声清洗9min，再置入2.8mol/L的盐酸中超声清洗11min去除表面杂质，再分别采用乙醇和去离子水交替冲洗干净，随后在33℃下真空干燥3h；
2)将50mg硫代乙酰胺加入到30ml去离子水中，得硫代乙酰胺溶液；将硫代乙酰胺溶液和步骤1)所得的NiV-LDH/NF置入水热釜中在129℃下水热反应5h后冷却至室温；
3)将步骤2)的反应釜在25℃置放24h后取出泡沫镍用水和无水乙醇清洗后，于 32℃下真空干燥3h得V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构电催化材料。
实施例5：
1)取0.1g氯化钒和0.3g尿素加入到25ml超纯水中搅拌均匀得溶液A；将溶液A 倒入聚四氟乙烯内衬的水热釜中，然后将泡沫镍置于聚四氟乙烯内衬中并密封，然后置入均相反应仪中在130℃下水热反应12h，冷却至室温并取出泡沫镍用超纯水和无水乙醇清洗后，于32℃下真空干燥3h得到以泡沫镍为镍源的原位生长在泡沫镍上的 NiV-LDH/NF；
所用的泡沫镍分别置入丙酮中超声清洗10min，再置入2mol/L的盐酸中超声清洗10min去除表面杂质，再分别采用乙醇和去离子水交替冲洗干净，随后在35℃下真空干燥4h；
2)将60mg硫代乙酰胺加入到25ml去离子水中，得硫代乙酰胺溶液；将硫代乙酰胺溶液和步骤1)所得的NiV-LDH/NF置入水热釜中在130℃下水热反应6h后冷却至室温；
3)将步骤2)的反应釜在25℃置放24h后取出泡沫镍用水和无水乙醇清洗后，于 28℃下真空干燥4h得V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构电催化材料。
如图1所示，本实施例制备的样品的XRD衍射峰在21.8°,31.1°,37.9°,38.2°,49.8°和55.1°与Ni3S2(JCPDS No.44-1418)的(101),(110),(003),(021),(113)和(122)晶面完全吻合，其次，在43.2°处的衍射峰与NiO(PDF#78-0423)的(200)晶面吻合，且无出现其它杂质峰，说明生成的物相为V掺杂的NiO和V掺杂的Ni3S2复合相。
如图2所示，本实施例制备的样品纳米粒子结构，且该粒子表面有纳米片均匀覆盖。
如图3所示，本实施例制备的纳米粒子的元素分布图显示该粒子为核壳结构，Ni和V元素均匀分布在整个粒子中，而S元素在内部的核处浓度较高，O元素在外部的壳上集中，因此可以判断该样品为V掺杂的NiO包覆的V掺杂的Ni3S2。
如图4所示，本实施例制备的样品在1M KOH溶液中具有良好的电催化析氧性能，电流密度为100mA/cm2时，其过电势约为340mV。
从图5可以看出，本实施例制备的样品在1M KOH溶液中具有良好的电催化析氢性能，电流密度为100mA/cm2时，其过电势约为3mV。
从图6可以看出，本实施例制备的样品在电流密度为10mA/cm2，至少可以保持50h的稳定性，说明该样品的稳定性良好。
从图7可以看出，本实施例制备的样品在产氧条件下的塔菲尔斜率为78mV/dec-1,说明该样品具有较快的OER反应动力学。
Claims (7)
1.一种V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)取0.1-0.2g氯化钒和0.3-0.5g尿素加入到20～25ml超纯水中搅拌均匀得溶液A；将溶液A倒入聚四氟乙烯内衬的水热釜中，然后将泡沫镍置于聚四氟乙烯内衬中并密封，然后置入均相反应仪中在125-135℃下水热反应，冷却至室温并取出泡沫镍清洗后干燥得到以泡沫镍为镍源的原位生长在泡沫镍上的NiV-LDH/NF；
所述泡沫镍分别置入丙酮中超声清洗5-10min，再置入2～3mol/L的盐酸中超声清洗10-15min去除表面杂质，再分别采用乙醇和去离子水交替冲洗干净，随后在25-35℃下真空干燥3-4h；
2)将40-60mg硫代乙酰胺加入到20～30ml去离子水中，得硫代乙酰胺溶液；将硫代乙酰胺溶液和步骤1)所得的NiV-LDH/NF置入水热釜中在128-130℃下水热反应后冷却至室温；
3)将步骤2)的反应釜在25-30℃置放20-24h后取出泡沫镍清洗后干燥，得V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构电催化材料。
2.根据权利要求1所述的V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构的制备方法，其特征在于：所述步骤1)水热反应时间为10～14h。
3.根据权利要求1所述的V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构的制备方法，其特征在于：所述步骤1)清洗采用超纯水和无水乙醇清洗。
4.根据权利要求1所述的V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构的制备方法，其特征在于：所述步骤1)干燥在25-35℃下真空干燥3-4h。
5.根据权利要求1所述的V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构的制备方法，其特征在于：所述步骤2)水热反应时间为5-8h。
6.根据权利要求1所述的V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构的制备方法，其特征在于：所述步骤3)清洗采用水和无水乙醇清洗。
7.根据权利要求1所述的V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构的制备方法，其特征在于：所述步骤3)干燥是在25-35℃下真空干燥3-4h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911034298.7A CN110615488B (zh) | 2019-10-29 | 2019-10-29 | 一种V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911034298.7A CN110615488B (zh) | 2019-10-29 | 2019-10-29 | 一种V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110615488A CN110615488A (zh) | 2019-12-27 |
| CN110615488B true CN110615488B (zh) | 2022-04-01 |
Family
ID=68926948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911034298.7A Active CN110615488B (zh) | 2019-10-29 | 2019-10-29 | 一种V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110615488B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111330598A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-06-26 | 陕西科技大学 | 一种Ni3S2纳米球修饰的NiV-LDH纳米片电催化剂及其制备方法 |
| CN111659421B (zh) * | 2020-06-16 | 2022-09-13 | 陕西科技大学 | 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 |
| CN113802139B (zh) * | 2021-09-13 | 2023-03-24 | 陕西科技大学 | 一种核壳结构的硫化镍基电催化材料及其制备方法和应用 |
-
2019
- 2019-10-29 CN CN201911034298.7A patent/CN110615488B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110615488A (zh) | 2019-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112023946A (zh) | 一种自支撑镍铁层状双氢氧化物硫化物电催化剂的制备方法 | |
| CN110615488B (zh) | 一种V掺杂NiO包覆的V掺杂Ni3S2核壳结构的制备方法 | |
| CN109954503B (zh) | 一种硒化镍和三元硒化镍铁复合电催化剂及制备方法和应用 | |
| CN110777393B (zh) | 一种用于宽范围全解水的镍钒双金属氢氧化物电极及其制备方法和应用 | |
| CN109746011B (zh) | 一种mof基衍生的复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN108479808B (zh) | 一种3D自组装花球状钒修饰的Ni3S2的合成方法 | |
| CN113832478B (zh) | 一种三维异质结构的大电流析氧反应电催化剂的制备方法 | |
| CN110820006B (zh) | 一种MoS2纳米带嵌入的VS2微米花自支撑电极及其制备方法和应用 | |
| CN111659427B (zh) | 一种高效电解水析氢催化剂MoO2-CeF3/NF及其制备方法 | |
| CN114045517B (zh) | 一种三元层状过渡金属硼化物及其制备方法和应用 | |
| CN109161920B (zh) | 一种泡沫铜自支撑镍锌双金属氢氧化物催化剂的制备方法 | |
| CN110841658A (zh) | 钴基硫化物纳米棒阵列的制备方法 | |
| CN110835767A (zh) | 一种碱刻蚀的金属有机骨架材料及在电催化分解水中的应用 | |
| CN106745525B (zh) | 金属复合材料、其制备方法及应用 | |
| CN114277400B (zh) | 一种镍掺杂的羟基氧化铁自支撑电极材料的自源刻蚀制备方法及其应用 | |
| CN113428847B (zh) | 镍钼铜三元金属磷化物、其制备方法及其应用 | |
| CN116173987A (zh) | CdIn2S4/CeO2异质结光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN112978815B (zh) | 一种异质结构镍钨磷化物-镍钨氧化物的制备方法 | |
| CN116121804A (zh) | 一种锆掺杂的镍硫化物自支撑电极材料及其制备方法和应用 | |
| CN110013850B (zh) | 一种纳米棒自组装铁氧化物微米片电催化剂及其合成方法 | |
| CN114540833A (zh) | 一种CeO2@Co3S4异质多层次纳米结构催化材料及其制备方法与应用 | |
| CN112436154A (zh) | 一种燃料电池负极催化剂纳米粒子复合材料的制备方法 | |
| CN109234754B (zh) | 一种合成nh4v4o10/cf水裂解催化剂的制备方法 | |
| CN117144410B (zh) | Ni5FeCuCrS3/MXene/NF电催化复合电极及其制备方法和应用 | |
| CN115652357B (zh) | 一种硫掺杂的钌酸钇及其制备方法和析氧反应电极 |
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 |