本發(fā)明屬于納米材料與電化學催化，具體涉及一種nico基普魯士藍類似物電催化材料的制備方法及其應用。

背景技術：

1、利用電化學水分解產生的氫氣被認為是未來替代化石燃料、提供清潔可再生能源最有前途的化學物質之一。然而，傳統(tǒng)電化學水分解中緩慢的氧析出反應（oer）嚴重阻礙了其實際應用。采用更易被氧化的分子，如葡萄糖、生物質衍生醇類和尿液、廢氣等作為陰極反應替代oer是降低整體氫氣生產能耗并同時獲得附加產品的一種有希望方法。硫化氫（h2s）是每年從煉油廠和天然氣開采工業(yè)中排放出數(shù)百萬噸有毒污染物之一。通過電化學方法去除和利用這種危險廢物，可以在陰極和陽極分別實現(xiàn)氫氣生產和硫回收，比僅實現(xiàn)硫回收的當前工業(yè)克勞斯（claus）過程更經濟環(huán)保。

2、當析氧反應（oer）被硫化物氧化反應（sor）取代時，制氫的理論電壓可從1.23v大幅降低至0.17v，因此可節(jié)省86%的電能。然而，探索基于sor的高效制氫系統(tǒng)的研究相當有限。一個主要原因是由于硫單質的化學吸附及刻蝕作用導致硫物質對金屬電催化劑有很強的中毒效應。目前大部分報道在金屬納米顆粒上生長可以保護金屬催化劑免受惡劣硫中毒影響的包覆材料，從而提高催化劑的抗腐蝕能力實現(xiàn)穩(wěn)定的電催化sor性能。然而，催化劑制備需要通常高溫熱解或模板蝕刻過程，這將導致成本增加。因此，構建一種用于大規(guī)模sor輔助制氫的廉價、抗中毒且高性能的電極仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種nico基普魯士藍類似物電催化材料的制備方法及其應用，本發(fā)明通過簡單的共沉淀法制備的普魯士藍類似物nico-pbas/nf催化材料，pbas納米立方體顆粒堆疊在nf基底上形成獨特的三維結構，這種獨特的自支撐納米立方體結構有助于活性組分與基底間的傳質，極大提高電化學活性位點，減少化學反應能壘。該材料可作為sor與her反應的催化劑，應用于電解水制氫以及工業(yè)廢水廢氣處理，具有很高的催化活性和穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明采用如下技術方案：

3、一種nico基普魯士藍類似物電催化材料的制備方法，包括如下步驟：

4、第一步，將鐵氰化鉀（k3[fe(cn)6]）溶解于去離子水中，并持續(xù)攪拌，標記為a溶液；

5、第二步，將硝酸鎳（ni(no3)2·6h2o）、硝酸鈷（co(no3)2·6h2o）、檸檬酸鈉（na3c6h5o7·2h2o）溶解于去離子水中，并持續(xù)攪拌，標記為b溶液；

6、第三步，將b溶液緩慢加入到a溶液中，充分攪拌均勻后，將清洗干凈的泡沫鎳基板放入溶液中，靜置24h；

7、第四步，將第三步所得的基板分別使用去離子水、乙醇清洗，然后置于烘箱中烘干，得到負載在泡沫鎳上的nico-pbas/nf催化劑。

8、進一步地，第一步中所述a溶液中鐵氰化鉀的濃度為0.01~0.6?mol/l。

9、進一步地，第二步中所述b溶液中硝酸鎳和硝酸鈷的濃度共為0.01~0.8?mol/l；檸檬酸鈉的濃度為0.045~0.5mol/l。

10、進一步地，所述硝酸鎳的物質的量為0.5~20mmol；硝酸鈷的物質的量為0.5~20mmol。

11、進一步地，第三步中所述攪拌時間為10~20min，直至顏色變?yōu)楹稚?/p>

12、進一步地，第三步中所述泡沫鎳清洗依次用鹽酸溶液、去離子水、乙醇超聲處理后烘干。

13、一種nico基普魯士藍類似物電催化材料作為雙功能催化劑應用于sor和her中。

14、本發(fā)明的有益效果如下：

15、本發(fā)明通過共沉淀法直接在泡沫鎳上制備了普魯士藍類似物催化劑（nico-pbas/nf），其大量的pbas納米立方體堆積在nf上形成獨特的三維結構，這種獨特的自支撐納米立方體結構有利于促進活性組分與基底間的傳質，最大程度地提高電化學活性位點，該材料可以作為雙功能催化劑應用在sor和her中，并通過h型電解池將sor和her耦合，證明sor代替oer后可以顯著降低反應所需要的電位，因此nico-pbas/nf作為雙功能催化劑，在陰極和陽極電催化反應中均具有良好的反應活性。

技術特征：

1.一種nico基普魯士藍類似物電催化材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種nico基普魯士藍類似物電催化材料的制備方法，其特征在于：第一步中所述a溶液中鐵氰化鉀的濃度為0.01~0.6?mol/l。

3.根據權利要求1所述的一種nico基普魯士藍類似物電催化材料的制備方法，其特征在于：第二步中所述b溶液中硝酸鎳和硝酸鈷的濃度共為0.01~0.8?mol/l；檸檬酸鈉的濃度為0.045~0.5mol/l。

4.根據權利要求1所述的一種nico基普魯士藍類似物電催化材料的制備方法，其特征在于：所述硝酸鎳的物質的量為0.5~20mmol；硝酸鈷的物質的量為0.5~20mmol。

5.根據權利要求1所述的一種nico基普魯士藍類似物電催化材料的制備方法，其特征在于：第三步中所述攪拌時間為10~20min，直至顏色變?yōu)楹稚?/p>

6.根據權利要求1所述的一種nico基普魯士藍類似物電催化材料的制備方法，其特征在于：第三步中所述泡沫鎳清洗依次用鹽酸溶液、去離子水、乙醇超聲處理后烘干。

7.一種如權利要求1-6任意一項制備方法制備的nico基普魯士藍類似物電催化材料作為雙功能催化劑應用于sor和her中。

技術總結
本發(fā)明的目的在于提供一種NiCo基普魯士藍類似物電催化材料的制備方法及其應用，屬于納米材料與電化學催化技術領域，本發(fā)明通過簡單的共沉淀法制備的普魯士藍類似物NiCo?PBAs/NF催化材料，PBAs納米立方體顆粒堆疊在NF基底上形成獨特的三維結構，這種獨特的自支撐納米立方體結構有助于活性組分與基底間的傳質，極大提高電化學活性位點，減少化學反應能壘。該材料可作為SOR與HER反應的催化劑，應用于電解水制氫以及工業(yè)廢水廢氣處理，具有很高的催化活性和穩(wěn)定性。

技術研發(fā)人員：陳良,郭春麗,徐守冬,陳佳琪,呂承航,陳揚
受保護的技術使用者：太原理工大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9