[发明专利]一种产氢催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种产氢催化剂的制备方法，该制备方法包括：将预定重量份的尿素、葡萄糖、以及可溶性镍化合物或可溶性钴化合物溶于水中，并利用水热法在150℃‑170℃下反应18小时‑24小时；将水热法反应得到的第一中间产物冷却至室温后进行清洗以及烘干；将烘干后的第一中间产物置于空气氛围中在420℃‑480℃下煅烧3小时‑5小时小时得到第二中间产物，该第二中间产物是具有多层空心纳米微球结构的氧化镍或氧化钴；将预定重量份的第二中间产物与硒粉或硫粉混合后置于惰性气体氛围中在330℃‑360℃下煅烧1.5小时‑3小时得到具有多层空心纳米微球结构的产氢催化剂。相应地，本发明还提供了一种产氢催化剂及其应用。实施本发明可以有效地增大催化剂的活性面积。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种产氢催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

能源是人类赖以生存的基础，过度的开发和使用化石能源会造成能源枯竭，对环境也会造成严重的污染，导致目前人类社会面临能源危机与环境问题，这已经成为制约社会发展的重要影响因素之一。为了人类的可持续发展，开发出清洁经济的新能源是21世纪世界能源科技的主题。

氢气是一种清洁能源，由于其具有高燃烧值、零污染排放等优点，因此受到了广泛地关注。目前，将产氢催化剂作用于水使其分解还原氢气是最为简单经济的产氢方式之一。由于产氢催化剂是产氢性能的决定性因素，因此业内的研究者对产氢催化剂的研究很多。其中，铂类贵金属是已知的电催化分解水产氢活性最好的催化剂，但是由于铂类贵金属的地球储量少、成本高等问题限制了其大规模应用。近年来，研究者逐步转向开发高效稳定的非贵金属(铁、钴、镍等)电催化剂，并希望通过构造结构多样化的产氢催化剂来增大其活性面积从而提高分解水产氢的性能。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种产氢催化剂的制备方法，该制备方法包括：

将预定重量份的尿素、葡萄糖、以及可溶性镍化合物或可溶性钴化合物溶于水中，并利用水热法在第一温度下反应第一时长，其中，所述第一温度的范围是150℃-170℃，第一时长的范围是18小时-24小时；

将水热法反应得到的第一中间产物冷却至室温后进行清洗以及烘干；

将烘干后的所述第一中间产物置于空气氛围中在第二温度下煅烧第二时长得到第二中间产物，该第二中间产物是具有多层空心纳米微球结构的氧化镍或氧化钴，其中，所述第二温度的范围是420℃-480℃，所述第二时长的范围是3小时-5小时；

将预定重量份的所述第二中间产物与硒粉混合后置于惰性气体氛围中在第三温度下煅烧第三时长得到产氢催化剂，该产氢催化剂是具有多层空心纳米微球结构的硒化镍或硒化钴，又或者将预定重量份的所述第二中间产物与硫粉混合后置于惰性气体氛围中在第三温度下煅烧第三时长得到产氢催化剂，该产氢催化剂是具有多层空心纳米微球结构的硫化镍或硫化钴，其中，所述第三温度的范围是330℃-360℃，所述第三时长的范围是1.5小时-3小时。

根据本发明的一个方面，在该制备方法中，针对于将预定重量份的尿素、葡萄糖、以及可溶性镍化合物溶于水中的情况，所述可溶性镍化合物包括氯化镍、硫酸镍、硝酸镍中的一种或其任意组合；针对于将预定重量份的尿素、葡萄糖、以及可溶性钴化合物溶于水中的情况，所述可溶性钴化合物包括氯化钴、硫酸钴、硝酸钴中的一种或其任意组合

根据本发明的另一个方面，在该制备方法中，将预定重量份的尿素、葡萄糖、以及可溶性镍化合物或可溶性钴化合物溶于水中的步骤包括：将2-4重量份的尿素、25-35重量份的葡萄糖、以及0.5-1.5重量份的可溶性镍化合物或可溶性钴化合物溶于水中。

根据本发明的又一个方面，在该制备方法中，所述第一温度是160℃，所述第一时长是20小时。

根据本发明的又一个方面，在该制备方法中，所述清洗步骤包括：首先利用乙醇对冷却至室温的所述第一中间产物进行清洗，然后利用水对所述第一中间产物进行清洗。