[发明专利]表面硫化Co3

说明书

本发明公开了一种表面硫化Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;介孔层状纳米堆结构的析氧催化剂及其制备方法，属于电化学能源转换与储能技术领域。该制备方法包括：将Co(NOsubgt;3/subgt;)subgt;2/subgt;·6Hsubgt;2/subgt;O与尿素按比例混合均匀，进行水热合成获得层状纳米堆结构前驱体；前驱体继续在空气气氛下进行煅烧，转化为Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;介孔层状纳米堆；继续浸泡在Nasubgt;2/subgt;S溶液中制得表面部分硫取代的Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;介孔层状纳米堆，作为析氧催化剂。本发明制备方法简单，获得的催化剂比表面积大，导电性高，传质快，结构稳定，具有优秀的氧析出电化学活性。

技术领域

本发明属于电化学能源转换与储能技术领域，涉及氧析出反应催化剂，具体涉及一种稳定的具有介孔特征的表面硫化Co₃O₄层状纳米堆结构析氧催化剂及其制备方法。

背景技术

电化学能源转换与储能技术，可以直接将电能与化学能相互转换，因此有高能量效率、易输运、受外界影响小等优点。电化学能量转化的一个关键过程为析氧(氧析出)反应。析氧反应目前的研究重点是解决其动力学缓慢的问题，亟需高效且价格低廉的析氧催化剂。

过渡金属(Fe、Co、Ni等)基化合物由于其储量丰富，成本低，可调节性强，在析氧反应催化剂中有着广阔的应用前景。Co₃O₄作为一类尖晶石结构钴基氧化物，因其存在Co²⁺和Co³⁺的混合价态，有利于获得较高的析氧反应催化活性。另一方面，Co₃O₄在进行阴离子掺杂(S^2-等)后，其电子结构有所改变，促进氧析出反应活性进一步提高。

现有技术中，公开号为CN114059085A的中国发明专利申请公开了一种含氮硫有序介孔碳包覆纳米Co₃O₄的析氧催化剂，其整体导电性优良，活性催化位点多，比表面积大，提高了析氧反应活性。但是其包覆的氮硫有序介孔碳自身导电性好，并没有提升Co₃O₄电子传导率，并且其合成方式复杂，不利于Co₃O₄在析氧反应中的应用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种表面硫化Co₃O₄介孔层状纳米堆结构的析氧催化剂及其制备方法，采用水热合成和后续煅烧的方法制作出具有稳定形貌的介孔层状纳米堆结构，且本方法可以通过简单地调节原材料的混合比例、水热的时间和温度、煅烧的时间和温度、不同浓度的阴离子掺杂，从而控制产物的微观形貌，得到的产物稳定性好，可重复性高，具有优秀的氧析出电化学活性。

为实现发明目的，本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供了一种表面硫化Co₃O₄介孔层状纳米堆结构的析氧催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将Co(NO₃)₂·6H₂O与尿素按比例混合均匀后，加入到反应容器中，通过水热合成的方法，反应得到层状纳米堆结构的前驱体；其中，混合采用磁力搅拌和超声的方法；

(2)将步骤(1)所得前驱体进行煅烧，得到Co₃O₄介孔层状纳米堆结构中间产物；

(3)将步骤(2)所得中间产物浸泡在Na₂S溶液一段时间后，得到表面硫化Co₃O₄介孔层状纳米堆结构。