[发明专利]一种核壳结构超亲水超疏气高效析氢催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种核壳结构超亲水超疏气高效析氢催化剂及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S1：对导电基底进行预处理；S2：制备导电基底负载NiMoO₄的前驱体；S3：对所述前驱体进行硒化处理，得到具有核壳结构的NiMoSe@NiMoO₄催化剂。本发明制备得到的催化剂为自支撑结构，能够有效地避免粉体催化剂的团聚、低负载、易脱落等诸多问题，另外，本发明的催化剂具有超亲水、超疏气的性能，核壳表面形成的大量晶格缺陷能够增加催化剂的活性位点数量，整体提升催化剂的催化效率。

技术领域

本发明涉及电催化制氢技术领域，特别涉及一种核壳结构超亲水超疏气高效析氢催化剂及其制备方法。

背景技术

氢能，由于其无碳排放和超高能量密度，被认为是改变未来全球能源结构的理想能源载体。目前制氢的主要方式包括高温裂解天然气法、水煤气法、电解水制氢。其中，电解水制氢具有制备工艺简单、制备过程中无碳排放、制备氢气纯度高以及主要原料水储量丰富等特点，此外，该方法还可以通过太阳能、风能、潮汐能等可再生能源提供电能，实现能源从制备到使用中的绿色环保可持续。由于电解水过程中涉及多步电子转移过程，另外存在过电势、溶液电阻等导致电解水效率低，能耗高。因而需要使用催化剂来提升电解水的效率。虽然传统的贵金属铂(Pt)及其衍生材料有良好的催化制氢性能，但其原料稀缺，价格昂贵，严重制约了该类催化剂的大规模使用。因而开发廉价、高效的催化剂作为析氢催化剂具有重要的现实意义。

此外，粉体催化剂存在着以下问题：1、催化剂负载量低；2、需要使用聚合物粘结剂将催化剂黏附在导电基底上，导致导电性降低；3、粉体催化剂易团聚，降低催化剂的比表面积；4、长期使用过程中，粉体催化剂容易发生脱落，导致使用寿命降低。基于以上原因，开发自支撑的催化剂显得尤为重要。

另外，超疏气界面可以加速氢气离开电极表面，因此研发一种超疏气催化剂有利于提高电解水制氢的效率。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种核壳结构超亲水超疏气高效析氢催化剂及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一方面，提供一种核壳结构超亲水超疏气高效析氢催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：对导电基底进行预处理；

S2：制备导电基底负载NiMoO₄的前驱体；

S3：对所述前驱体进行硒化处理，得到具有核壳结构的NiMoSe@NiMoO₄催化剂。

作为优选，所述导电基底为泡沫镍。

作为优选，步骤S1具体包括以下子步骤：首先将导电基底裁剪为片状，然后置于盐酸中，利用超声波清除表面油污，最后用酒精和纯水依次重复清洗多次，得到预处理后的导电基底。

作为优选，所述前驱体中镍与钼的摩尔比为1-3:1-3。

作为优选，制备所述前驱体和进行硒化处理时，分别采用水热法进行处理。

作为优选，步骤S2具体包括以下子步骤：首先将钼源和镍源溶于水中，搅拌至澄清得到混合溶液；然后将预处理后的导电基底置于所述混合溶液中，超声10min后升温至180℃，保温6h；最后冷却至室温，得到所述前驱体。

作为优选，所述钼源为钼酸铵和/或四水合钼酸铵；所述镍源为硝酸镍和/或六水合硝酸镍。

作为优选，步骤S3具体包括以下子步骤：首先将硒粉、氢氧化钠、以及水合肼投至有机溶剂中，搅拌均匀得到混合溶液，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；然后将所述前驱体置于所述混合溶液中，升温至180℃保温3h；最后冷却至室温，得到具有核壳结构的NiMoSe@NiMoO₄催化剂。