一种电催化剂ReS2/Co9S8/CC及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于电催化剂技术领域，具体涉及一种电催化剂ReS

背景技术

为降低化石能源的消耗以及减少环境污染，探索发展一种可持续的清洁能源迫在眉睫。氢来源于电解水具有可再生无污染的特点，可作为一种理想的化石燃料替代品。氢产生于电解水的阴极（HER），而缓慢的阳极反应（产氧反应，OER）严重阻碍了电解水的实际应用。因此，使用生物质氧化反应去替代OER过程，在产生高附加值产品的同时耦合HER，不仅充分提高了电子利用率，而且极大地降低了槽电压，这对于人类发展有着重大意义。

实现有效糠醛氧化（FOR）耦合产氢过程离不开一种高效催化剂。先前的研究已经证实硫化物具有高的导电性和良好的水吸附性能，在电解水中具有极大潜力。钴（Co）/镍（Ni）作为一种过渡金属元素，被广泛探索。但是单纯的硫化钴或者硫化镍基化合物，可能表现出较弱的有机物吸附，不利于糠醛氧化的进行。因此，急需设计开发一种具有较高电催化糠醛氧化耦合产氢活性的催化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电催化剂ReS

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种电催化剂ReS

所述电催化剂ReS

（1）、商业碳布裁剪后酸洗烘干备用；

（2）、将高铼酸盐、钴盐、硫脲、盐酸羟胺溶液一起搅拌均匀，将混合后的溶液转移至水热釜中；

（3）、将步骤（1）所得碳布放于水热釜中，旋紧釜盖，将水热釜在160-280℃下反应200-2000 min，冷却至室温，取出碳布，烘干，得到催化剂前驱体；

（4）、将步骤（3）烘干所得固体在惰性气体/H

其中，盐酸羟胺溶液的浓度为0.05-0.5mol/L；钴盐以其提供的钴元素计、高铼酸盐以其提供的铼元素计，原料的用量配比为钴盐∶高铼酸盐∶盐酸羟胺溶液=（0.1-0.6）mmol∶（0.1-0.6）mmol∶（15-30）mL并且钴盐和高铼酸盐的摩尔数总和为0.6mmol，（钴盐+高铼酸盐）∶硫脲的摩尔比为0.6∶（1.2-4），步骤（3）中碳布的面积为1-6cm

较好地，所述钴盐为硝酸钴、氯化钴或硫酸钴。

较好地，所述高铼酸盐为高铼酸铵、高铼酸钾或高铼酸钠。

较好地，所述惰性气体/H

较好地，以2-20℃/min的升温速率升温至煅烧温度。

所述电催化剂ReS

本发明中，硫脲为反应提供硫源，生成硫化物；盐酸羟胺在水热过程提供还原条件，将高价态铼盐还原为低价态的铼。

有益效果：本发明制备的催化剂具有工艺简单、经济实用，稳定性较高，表现出优异的电催化糠醛氧化耦合产氢活性。

附图说明

图1：本发明实施例3制备的ReS

图2：本发明实施例3制备的ReS

图3：本发明实施例3制备的ReS

图4：本发明对照例3制备的CoS

图5：本发明实施例1、3制备的ReS

图6：本发明实施例1、3制备的ReS

具体实施方式

为使本发明更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种电催化剂ReS

（1）、商业碳布（Carbon cloth，缩写CC）裁剪后酸洗烘干备用；

（2）、将0.5mmol的六水合硝酸钴、0.1mmol高铼酸铵、20mL的0.1mol/L盐酸羟胺溶液、2.4mmol的硫脲，一起搅拌均匀；

（3）、将步骤（2）混合后的溶液转移至水热釜中，同时将一块面积为2cm

（4）、将烘箱加热温度设置为200℃，加热时间设置为1200min；

（5）、烘箱冷却至室温，开釜将碳布取出，烘干；

（6）、将烘干所得固体放于管式炉中，Ar/H

实施例2

与实施例1的区别在于：步骤（2）中，六水合硝酸钴的用量改为0.4mmol，高铼酸铵的用量改为0.2mmol；其它均同实施例1。

实施例3

与实施例1的区别在于：步骤（2）中，六水合硝酸钴的用量改为0.2mmol，高铼酸铵的用量改为0.4mmol；其它均同实施例1。

实施例4

与实施例1的区别在于：步骤（6）中，将煅烧温度改为800℃；其它均同实施例1。

实施例5

与实施例3的区别在于：步骤（6）中，煅烧时间改为240min；其它均同实施例1。

对照例1

与实施例1的区别在于：步骤（2）中，高铼酸铵的用量为0，六水合硝酸钴的用量为0.6mmol；其它均同实施例1。

本对照例制备的催化剂为Co

对照例2

与实施例1的区别在于：步骤（2）中，高铼酸铵的用量为0.6mmol，六水合硝酸钴的用量为0；其它均同实施例1。

本对照例制备的催化剂为ReS

对照例3

与实施例1的区别在于：省略步骤（6）；其它均同实施例1。

本对照例制备的催化剂为CoS

催化剂表征

图1为本发明实施例3制备的ReS

图2为本发明实施例3制备的ReS

图3为本发明实施例3制备的ReS

由图1-3可知：经过与标准卡片对比，本发明实施例3制备的产物为ReS

图4为本发明对照例3制备的CoS

催化剂评价

经RST电化学工作站进行电化学测试，采用H型电解池，H型电解池分为A、B两个电解池，中间用离子交换膜隔开，A电解池为工作电极所在电解池，B电解池为对电极所在电解池，将制备的催化剂按碳布面积1.2cm

（一）、依次将裁剪后实施例1-5以及对照例1-3制备的催化剂同时用作工作电极和对电极，A、B两个电解池中加入30mL等量的1M 氢氧化钾电解液，并向A电解池中加入0.6mmol糠醛，测试电压为0.8-2V。电流密度为10mA cm

和Co

（二）、将裁剪后实施例1制备的催化剂用作工作电极，将实施例3制备的催化剂用作对电极，A、B两个电解池中加入30mL等量的1M 氢氧化钾电解液，并向A电解池中加入0.6mmol糠醛进行测试，测试电压为0.8-2V。电流密度为10mA cm

（三）、稳定性实验

将裁剪后实施例1制备的催化剂用作工作电极，将实施例3制备的催化剂用作对电极，A、B两个电解池中加入30mL等量的1M 氢氧化钾电解液，并向A电解池中加入1.5mmol糠醛进行阶段稳定性测试，测试电压为1.45V，每30min更换一次新的电解液，共进行六次稳定性测试。与此同时，将裁剪后对照例3制备的催化剂同时用作工作电极和对电极，其余步骤与上相同。

六次阶段稳定性测试之后，分别对应的六段I-t曲线见图6。由图6可知：当实施例1制备的催化剂作工作电极、实施例3制备的催化剂作对电极时，所获得的六段I-t曲线变化不大，说明本发明制备的催化剂具有良好的稳定性；而当对照例3制备的催化剂同时做工作电极和对电极时，所获得的I-t曲线越来越靠近于0，说明对照例3催化剂稳定性较差；同时也说明，相对于未煅烧，煅烧后，催化剂具有更加可靠的稳定性。