本發(fā)明涉及電解水析氫，具體地，涉及一種米曲霉孢子碳/鎳鈷電解水析氫電催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前，能源危機(jī)日益嚴(yán)重，環(huán)境污染日益惡劣，氫能因?yàn)槠浒踩珶o(wú)毒并具有高的密度優(yōu)于其他新型能源，目前被廣泛認(rèn)為是未來(lái)的最佳的新型能源載體。制氫方式有多種，其中電解水制氫生產(chǎn)技術(shù)簡(jiǎn)單、安全可靠、成本低和污染小，是當(dāng)前主流的制氫方式之一。電解水制氫需要一定的電能分解水產(chǎn)生氫能源，為了降低電能的消耗，發(fā)展高性能的電催化劑迫在眉睫。當(dāng)前，性能最優(yōu)異的電催化劑是貴金屬鉑(pt)及其合金。然而高昂的價(jià)格和低的自然豐度阻礙了其電解水的商業(yè)化進(jìn)程。因此，設(shè)計(jì)和構(gòu)建高效的低成本非貴金屬電催化劑對(duì)促進(jìn)電解水制氫商業(yè)化發(fā)展具有重要研究意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的缺陷，提出一種米曲霉孢子碳/鎳鈷電解水析氫電催化劑及其制備方法和應(yīng)用，米曲霉孢子碳/鎳鈷電解水析氫電催化劑具有優(yōu)異的電催化性能和更低的價(jià)格，同時(shí)制備方法簡(jiǎn)單方便、易于規(guī)模化制備。此外，米曲霉來(lái)源于發(fā)霉的大米，變廢為寶，節(jié)能減排。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種米曲霉孢子碳/鎳鈷電解水析氫電催化劑的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、稱取醋酸鎳和醋酸鈷溶解于去離子水制得混合溶液；

5、s2、將米曲霉孢子和混合溶液置于烘箱中進(jìn)行加熱反應(yīng)；

6、s3、對(duì)加熱反應(yīng)后的混合溶液進(jìn)行離心分離得到米曲霉孢子/鎳鈷前驅(qū)體；

7、s4、將米曲霉孢子/鎳鈷前驅(qū)體置于管式爐中通入惰性氣體高溫?zé)Y(jié)，制得米曲霉孢子碳/鎳鈷電催化劑。

8、進(jìn)一步地，步驟s2中，混合溶液容器選用藍(lán)蓋瓶，加熱溫度50～90℃，反應(yīng)時(shí)間1～10h。

9、進(jìn)一步地，步驟s4中，高溫?zé)Y(jié)溫度600～850℃，燒結(jié)時(shí)間1～3h。

10、本發(fā)明還提供了一種米曲霉孢子碳/鎳鈷電解水析氫電催化劑，由上述制備方法制備得到。

11、本發(fā)明還提供了所述米曲霉孢子碳/鎳鈷催化劑在電解水析氫中的應(yīng)用。

12、需要進(jìn)一步說(shuō)明的是，構(gòu)建金屬鎳鈷納米團(tuán)簇并限制在導(dǎo)電碳基底中可以提升鎳基催化劑的活性和穩(wěn)定性。然而大多數(shù)報(bào)道所使用的人造碳材料對(duì)金屬鎳顆粒的封裝或抓附效果不好，在大電流密度下容易導(dǎo)致鎳顆粒發(fā)生團(tuán)聚或從碳基底上脫落，從而表現(xiàn)出不佳的析氫性能。此外人造碳材料缺少非金屬原子的摻雜，很難對(duì)催化劑氫質(zhì)子析出起到增益作用。

13、對(duì)此，本發(fā)明提出利用n、p和s元素原位摻雜的米曲霉衍生碳作為載體制備新型碳/鎳鈷基復(fù)合電催化劑。該催化劑一方面利用發(fā)霉的大米作為碳源，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶。另一方面，米曲霉中的n、p、s等雜元素可以更好的抓附金屬顆粒，避免其在大電流下析氫發(fā)生脫落。此外，n、p和s雜元素可以進(jìn)一步提升鎳鈷催化劑的活性。綜上，本發(fā)明獨(dú)辟蹊徑提出了一種新型碳/鎳鈷基復(fù)合物的構(gòu)建方法，有望在增強(qiáng)非貴金屬電催化劑性能方面取得開(kāi)拓性成果，拓展科學(xué)前沿。

14、本發(fā)明的有益效果：

15、本發(fā)明制得的米曲霉孢子碳/鎳鈷電催化劑具有優(yōu)異的電催化性能和更低的價(jià)格；同時(shí)制備方法簡(jiǎn)單方便、易于規(guī)模化制備。此外，米曲霉來(lái)源于發(fā)霉的大米，變廢為寶，節(jié)能減排。

技術(shù)特征：

1.一種米曲霉孢子碳/鎳鈷電解水析氫電催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種米曲霉孢子碳/鎳鈷電解水析氫電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s2中，混合溶液容器選用藍(lán)蓋瓶。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種米曲霉孢子碳/鎳鈷電解水析氫電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s2中，加熱溫度50～90℃，反應(yīng)時(shí)間1～10h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種米曲霉孢子碳/鎳鈷電解水析氫電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s4中，高溫?zé)Y(jié)溫度600～850℃，燒結(jié)時(shí)間1～3h。

5.一種米曲霉孢子碳/鎳鈷電解水析氫電催化劑，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的米曲霉孢子碳/鎳鈷電解水析氫電催化劑在電解水析氫中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種米曲霉孢子碳/鎳鈷電解水析氫電催化劑及其制備方法和應(yīng)用，涉及電解水析氫技術(shù)領(lǐng)域。上述的制備方法包括稱取醋酸鎳和醋酸鈷溶解于去離子水配置混合溶液、將米曲霉孢子和混合溶液置于烘箱中加熱一段時(shí)間、對(duì)反應(yīng)后的混合溶液進(jìn)行離心分離得到米曲霉孢子/鎳鈷前驅(qū)體、將米曲霉孢子/鎳鈷前驅(qū)體置于管式爐中通入惰性氣體高溫?zé)Y(jié)制得米曲霉孢子碳/鎳鈷電催化劑。本發(fā)明制得的米曲霉孢子碳/鎳鈷電催化劑相較于傳統(tǒng)的氧化還原石墨烯/鎳鈷電催化劑具有更好的電催化性能和更低的價(jià)格；同時(shí)，本發(fā)明提供的制備方法簡(jiǎn)單，易規(guī)?；a(chǎn)。此外，米曲霉孢子來(lái)源于發(fā)霉的大米，變廢為寶。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧盛玨,江彬彬,張燕,王子悅,韓萍,蘇俊梅,張露露,趙雷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安慶師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2