[发明专利]一种电解水制氢用催化剂Co9S8/rGO及其制备方法

说明书

本发明属于电解水制氢技术领域，公开一种电解水制氢用催化剂Co₉S₈/rGO及其制备方法。所述催化剂的分子式为Co₉S₈/rGO，结构为Co₉S₈纳米片生长在rGO纳米片上。制备步骤如下：将GO完全分散于丙酮中；将前驱体Co(TU)₄(NO₃)₂加入到GO的丙酮分散液中，之后35‑40℃的水浴中进行搅拌，直至溶剂蒸发，制得Co(TU)₄(NO₃)₂/GO复合材料；将Co(TU)₄(NO₃)₂/GO复合材料、有机胺和有机磷在惰性气氛保护下升温至190‑250℃热解4‑12 h，冷却至室温，然后分别用乙醇、正庚烷和氯仿进行离心洗涤处理，制得催化剂Co₉S₈/rGO。本发明采用前驱体在有机胺‑有机磷体系中热解的方法制备了Co₉S₈/rGO催化剂，所制备的Co₉S₈/rGO催化剂用于电解水制氢具有很高的活性。

技术领域

本发明属于电解水制氢技术领域，具体涉及一种电解水制氢用催化剂Co₉S₈/rGO及其制备方法。

背景技术

随着环境污染的加剧和化石燃料的不断消耗，不断促使研究者致力于发展高效、清洁和可再生能源。在各种可持续能源中，氢能，因其能量密度高、环境友好、来源丰富及可再生等特性，被认为是绿色能源，是未来取代传统化石燃料的最有希望的清洁能源候选者之一。

电解水制氢技术被认为是可持续制氢的理想方法，氢析出反应（HER），作为电解水的一个重要过程，已经引起了研究者的广泛关注，这就要求高效的电催化剂用于HER，以降低过电位，提高能量利用率。目前，在传统贵金属中，Pt基材料依然被认为是最有效的HER催化剂，但是其价格昂贵和储量低限制了大规模的实际应用。

因此，研究开发廉价高效的非贵金属催化剂是实现低成本电解水制氢的关键科学问题之一，也是目前该领域的研究热点和重点。各种非贵金属基HER电催化剂，包括过渡金属硫化物、硒化物、磷化物、碳化物和氮化物等由于其具有高效的电催化性能而被广泛研究，用以取代贵金属催化剂。硫化钴作为过渡金属硫化物（TMS）材料的一种，由于其独特的特性（如成本低、具有较高的电导率），已经在各种情况下表现出极好的电化学性能，被认为是一种有前景的电化学HER催化剂。石墨烯作为支撑材料的应用优势已经得到证实，其原位生长的纳米片可以与石墨烯表面形成强而稳定的界面接触而没有聚集，并且进一步增加了电催化活性位点，而且构成的sheet-on-sheet结构可以抑制石墨烯片和片材的聚集，从而改善催化性能。因此，把硫化钴通过各种方法复合在具有超高比表面积的石墨烯表面有望达到理想的催化效果。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷与不足，本发明的目的在于提供一种电解水制氢用催化剂Co₉S₈/rGO及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种电解水制氢用催化剂，所述催化剂的分子式为Co₉S₈/rGO（即Co₉S₈与rGO的复合材料），结构为Co₉S₈ 纳米片生长在rGO（还原氧化石墨烯）纳米片上。

所述电解水制氢用催化剂的制备方法，步骤如下：

（1）、将丙酮置于冰水浴中，然后搅拌下，将GO完全分散于丙酮中，获得GO的丙酮分散液；