一种泡沫镍自支撑的钴镍双金属硫化物异质结构阳极电催化剂及其制备方法和应用

技术特征：
1.一种泡沫镍自支撑的钴镍双金属硫化物异质结构阳极电催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)泡沫镍依次用丙酮、1～3moll-1
盐酸溶液和去离子水洗涤，真空干燥；(2)取六水合硝酸钴与1,3,5-苯三甲酸溶解在n,n-二甲基甲酰胺和乙醇的混合溶液中，得到溶液a；然后将聚乙烯吡咯烷酮(pvp)溶解在去离子水中，得到溶液b，将溶液a和溶液b搅拌混合，得混合液。(3)取一定混合液转移到含有nf的高压釜中，在恒温鼓风干燥箱中设置170～190℃并加热8～12h，冷却后依次用乙醇和去离子水冲洗，真空干燥；在泡沫镍上生长钴基金属有机框架纳米片阵列(nf@co-mof np)前驱体；(4)在超声条件下，取有机含硫化合物溶解在无水乙醇中，然后转移到含有垂直放置的nf@co-mof np的反应釜中，并在恒温鼓风干燥箱中设置180～240℃加热3～7h，冷却后依次用乙醇和去离子水冲洗，真空干燥，最终得到泡沫镍自支撑的co3s4和(α,β)-nis异质结构电催化剂(nf@co3s4/(α,β)-nis)。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，六水合硝酸钴与1,3,5-苯三甲酸的摩尔比为2～4:1；n,n-二甲基甲酰胺和乙醇的混合溶液中，n,n-二甲基甲酰胺和乙醇的体积比为0.5～2:1；六水合硝酸钴与1,3,5-苯三甲酸与混合溶液的比例2～4mol：0.5～1.5mol：20l。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，pvp的浓度为0.04～0.06g ml-1
；溶液a和溶液b的比例为0.5～2:1。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的泡沫镍依次用丙酮、1～3moll-1
盐酸溶液和去离子水作为清洗剂进行超声清洗；每种清洗剂的清洗时间均为10～30min。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述nf垂直放置在高压釜中，所述高压釜为不锈钢特氟隆内衬高压釜。步骤(4)中所述的有机含硫化合物为硫脲和硫代乙酰胺中的一种；所述有机含硫化合物的浓度为3～6mmol l-1
。6.一种泡沫镍自支撑的钴镍双金属硫化物异质结构阳极电催化剂，采用权利要求1-5任一项所述的制备方法制成。7.如权利要求6所述的泡沫镍自支撑的钴镍双金属硫化物异质结构阳极电催化剂，其特征在于，以co-mof纳米片阵列包裹的泡沫镍作为牺牲模板，通过硫化工艺使垂直生长的纳米片相互联结形成云层片状堆叠的块状结构，并在泡沫镍表面形成钴镍双金属硫化物异质结构。8.如权利要求6或7所述的泡沫镍自支撑的钴镍双金属硫化物异质结构阳极电催化剂，其特征在于，在nf@co3s4/(α,β)-nis-180-5的xrd图谱中，31.48
°
和55.14
°
对应于co3s4的(311)和(440)特征面,30.02
°
、34.5
°
和45.62
°
分别对应于α-nis的(100)(101)和(102)特征面；co3s4、α-nis和β-nis共存。9.如权利要求6-8任一项所述的泡沫镍自支撑的钴镍双金属硫化物异质结构阳极电催
化剂的应用，或者如权利要求1-5任一项所述的制备方法制成的催化剂的应用，将所述泡沫镍自支撑的钴镍双金属硫化物异质结构阳极电催化剂用于碱性溶液中木质素模型化合物的电氧化转化。10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾溶液中的一种或两种；且浓度为1moll-1
。

技术总结
本发明公开了一种泡沫镍自支撑的钴镍双金属硫化物异质结构电催化剂及其制备方法和在阳极上的应用。以泡沫镍为基底，经过两步简单的溶剂热法制备得到：首先，在预处理的泡沫镍上原位竖直生长二维Co-MOF纳米片阵列；以此为前驱体加入硫源进一步溶剂热合成具有云层片状并相互联结的钴镍双金属硫化物异质结构。本发明通过二维Co-MOF纳米片对泡沫镍进行包裹，既改善了泡沫镍的硫化腐蚀又提高了原位生长的材料的结晶性。制得的钴镍双金属硫化物异质材料具有光滑的孔道及高密度的活性位点，可作为高效电氧化木质素模型化合物的阳极电催化剂。本发明电催化剂廉价高效且稳定，易实现规模化，可推广到其他生物质衍生平台化合物转化利用方面。化利用方面。


技术研发人员：马云倩 臧立华 王娜
受保护的技术使用者：齐鲁工业大学
技术研发日：2022.06.16
技术公布日：2022/11/29