[发明专利]一种钼酸镍碳复合纳米球、制备方法及其作为电解水析氢催化剂的应用

说明书

本发明公开了一种钼酸镍碳复合纳米球、制备方法及其作为电解水析氢催化剂的应用，属于纳米复合纳米球合成领域。本发明的钼酸镍碳复合纳米球的制备方法，前期在100℃之下反应下利用共沉淀法快速制备出钼酸镍前驱体，中期利用氨基苯酚衍生物在室温下裁剪钼酸镍前驱体的结构，后期通过简单的煅烧处理最终制备了钼酸镍碳复合纳米球，整体制备工艺安全环保，能耗低、操作简单，可重复性较强；不同于现有技术自下而上的制备方法，本发明利用氨基苯酚衍生物所含活性官能团对钼酸镍的配位、刻蚀作用，自上而下的对其进行结构裁剪，克服了现有技术反应条件苛刻、工艺参数复杂、能耗偏高的问题。

技术领域

本发明属于纳米复合纳米球合成领域，尤其是一种钼酸镍碳复合纳米球、制备方法及其作为电解水析氢催化剂的应用。

背景技术

持续的能源危机和环境污染使得开发清洁与可持续能源越来越重要。氢气作为一种绿色能源在未来有望取代传统的化石燃料。电催化水分解是一种有效的析氢方法。但是商业化的铂碳电极由于贵金属的使用限制了电解水析氢的大规模应用。含镍化合物价格低廉，催化活性较好，正逐渐成为电解水析氢催化剂电极的研究热点。中国发明专利201280053710.X公开了一系列含镍二元或三元金属氧化物，具有较好的电催化活性。中国发明专利201810320864.X，以泡沫镍为导电基体并提供反应所需要的镍源，以尿素为沉淀剂，以氟化氢为刻蚀剂，在泡沫镍骨架结构表面制备镍基电催化材料，其中氟化氢腐蚀性较强，对人体及环境均具有一定的危害。中国发明专利201611213851.X，公开了一种采用电沉积法制备PS/Ni复合材料，并通过酸刻蚀及表面涂覆制备了Ni-Mo-Co泡沫析氢电极，具有较好的电催化活性，但是电沉积法对设备要求比较苛刻，不利于产品的工业化大规模制备。中国发明专利201810447414.7，采用水热法制备了钼酸镍/石墨烯复合材料，并通过控制反应物的质量比，水热温度、水热时间等提高钼酸镍/石墨烯的催化活性。但是催化剂的制备条件比较严格，且析氢活性仍需进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种钼酸镍碳复合纳米球、制备方法及其作为电解水析氢催化剂的应用。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种钼酸镍碳复合纳米球的制备方法，包括以下步骤：

1)配制镍盐甲醇溶液和钼酸盐水溶液；所述镍盐甲醇溶液中镍离子的浓度为0.1～0.4mol/L，钼酸盐水溶液中钼酸根离子的浓度为0.05～0.1mol/L；

2)将体积比为1：(1～3)的镍盐甲醇溶液和钼酸盐水溶液混合，得到反应液，将反应液置于50～70℃搅拌10～24h进行反应，反应结束后再次置于80～100℃搅拌1～3h进行反应，反应结束后进行抽滤、洗涤、干燥，得到产物A；

3)将产物A分散在氨基苯酚衍生物水溶液中，得到混合液；将混合液在室温下搅拌7～12h进行反应，反应结束后经过滤、清洗、干燥后得到产物B；

其中，氨基苯酚衍生物水溶液的浓度为0.01～0.04mol/L，每100mL氨基苯酚衍生物水溶液中加入30mg产物A；

4)将产物B在惰性气体气氛下、500～700℃煅烧2h，得到钼酸镍碳复合纳米球。

进一步的，步骤1)中镍盐为苯甲酸镍或2,4-二羟基苯甲酸镍。

进一步的，所述步骤1)中钼酸盐为钼酸钠或钼酸铵。

进一步的，所述步骤3)中氨基苯酚衍生物为2-羟基-5-甲基乙酰苯胺、3-(二丁氨基)苯酚、4-(2-氨基乙基)-1,2-苯二酚或3-乙基氨基苯酚。

上述制备方法制备得到的钼酸镍碳复合纳米球，纳米球的粒径为150～170nm。

上述钼酸镍碳复合纳米球作为电解水析氢催化剂的应用。