易絲幫訊 近日，哈爾濱工業大學熊嶽平老師等人涉及公開一種鎳鈷基碳纖維電解水催化劑及其製備方法 。該發明為了解決現有氫氣製備時電解效率低和所採用的催化劑的穩定性差的問題。催化劑由碳纖維基體和納米顆粒構成；納米顆粒負載在碳纖維基體內部及表面。製備方法：按照分子式NixCoyNz和NiaCobSxc中各元素的摩爾比稱取硝酸鎳、硝酸鈷和硫代酰胺化合物，再加入聚乙烯吡咯烷酮得到前驅液；進行靜電紡絲；最後進行高溫燒結。該發明為氮和硫原位共摻雜鎳鈷基碳纖維電解水催化劑材料，具有較好的催化劑的活性和穩定性。還具有氫析出和氧析出的雙功能催化，電解效率高達95％。該發明適用於製備電解水催化劑。
隨著能源危機以及環境汙染的日益加劇，各種新能源和可再生能源的開發已受到世界各國的高度重視，風能、太陽能和水力等綠色可再生能源給人們解決能源危機帶來了希望。綠色可再生能源大都具有時空分佈不均的特點，這就要求我們能夠對這些能源進行有效的捕集、存儲、運輸和轉化，從而滿足不同地點、時段的需求。而氫氣作為二次能源以其清潔無汙染、高效、可儲存和運輸等優點，被視為最為理想的能源載體。
目前，工業上氫氣製備時廣泛使用低碳鋼陰極和鍍鎳陰極，但是碳鋼陰極和鍍鎳陰極的電解效率很低，僅為50％。而貴金屬Pt、Rh、Pd等作為催化劑材料具有優良的電催化活性，但成本太高，無法推廣。貴金屬催化劑反應一段時間後容易團聚，分散性不好，進而導致催化劑結構發生變化，影響其催化性能；因此，開發電解效率高，電解水過電位低的新型非貴金屬催化劑材料也就成為了各國科研工作者競相研究的熱門課題。在眾多的催化劑中，非金屬/過渡金屬共摻雜碳材料被認為是最理想的貴金屬基催化劑的替代者，這主要是由於其具有較低的價格和較高的催化活性。
圖1 催化劑的SEM圖；
圖2 催化劑的TEM圖；
圖3 催化劑在鹼性條件下的氧析出性能曲線圖；
圖4 催化劑在鹼性條件下的氫析出性能曲線圖。
該發明具有有益效果：1、該發明採用靜電紡絲技術製備了氮和硫原位共摻雜鎳鈷基碳纖維電解水催化劑材料，是一種簡單而有效的製備方法。2、該發明在紡絲液中加入了兼具螯合作用、硫化作用、氮化作用的硫代乙酰胺或硫代乙酰胺衍生物，既實現了對過渡金屬的活性中心的氮化和硫化，同時，實現了後期靜電紡絲過程中金屬粒子在納米纖維上的均勻分散，得到平均粒徑為5nm的納米顆粒，增加了活性面積。 3、該發明在實際生產過程中節省成本，降低工序複雜度，簡化設備和工藝的要求，更好地實現大規模應用；4、該發明得到的催化劑實現了氫析出和氧析出的雙功能催化，電解效率高達95％；具有實際應用的潛能。
附：專利信息
專利名 一種氮和硫原位共摻雜鎳鈷基碳纖維電解水催化劑及其製備方法
申請公佈號 CN 109046426 A
申請公佈日 2018.12.21
申請號 201810929805 .2
申請日 2018 .08 .15
申請人 哈爾濱工業大學
發明人 熊嶽平 劉超軍 王狀 宗鑫 李棟
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