本發(fā)明涉及一種乙醇催化氧化劑的制備方法，具體涉及一種高比表面積的NiS₂催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

近些年來，能源短缺和環(huán)境污染是當(dāng)今世界面臨的兩大難題，直接燃料電池以其具有燃料來源廣、能量轉(zhuǎn)化率高、低污染、儲(chǔ)存和運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)，在便攜式電源、電動(dòng)機(jī)車等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，已經(jīng)得到了世界范圍的關(guān)注和重視。直接液體燃料電池可以利用甲醇作燃料，但甲醇有一定的毒性，因此必須探索新的液體以替代有毒的甲醇，乙醇可再生，且無毒、來源豐富、使用安全，實(shí)際應(yīng)用潛力巨大，可以替代直接甲醇燃料電池。但是，電極電催化劑的活性較低及高昂的價(jià)格仍是阻礙燃料電池商業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。提高催化劑活性、降低貴金屬用量是推動(dòng)燃料電池商業(yè)化發(fā)展的重要途徑。

目前，研究最多的直接乙醇燃料電池催化劑仍是鉑和鈀類材料。Wang等人用碳纖維布支撐用鈀-鈷納米管陣列為催化劑，電催化氧化乙醇。(Angewandte Chemie International Edition，2015，54(12)：3669-3673)這些材料資源稀少，價(jià)格昂貴，且催化過程中易中毒導(dǎo)致催化活性降低，運(yùn)行壽命短，其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用受到了嚴(yán)重的制約。

因此，使催化劑電催化活性提高，成本更加降低，是直接乙醇燃料電池研究開發(fā)的重要內(nèi)容。然而，催化劑的比表面積是催化活性一個(gè)重要關(guān)鍵因素。因?yàn)檩^高的比表面積方便傳質(zhì)和擴(kuò)散。例如，Wang等人設(shè)計(jì)了分層NiCo₂O₄@Ni₃S₂核/殼陣列具有高比表面積、低的電荷傳遞電阻和好的電容。(Journal of Materials Chemistry A2(2014)17595-17601)Das等人將NiCo₂O₄負(fù)載在石墨烯上提高電催化氧化乙醇的性能。(Nanoscale，2014，6(18)：10657-10665)本發(fā)明利用硫化鈉和氯化鎳形成了一種非貴金屬催化劑，這對(duì)提高直接乙醇燃料電池等能源轉(zhuǎn)換裝置商業(yè)化發(fā)展有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高比表面積的NiS₂催化劑的制備方法，制備的催化劑對(duì)乙醇氧化催化活性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性有所提高，并且實(shí)用過程中應(yīng)用的乙醇價(jià)格低廉，方便攜帶，且無毒，具備較高的實(shí)用價(jià)值。

本發(fā)明的一種高比表面積的NiS₂催化劑的制備方法包括以下步驟：將硫化鈉，氯化鎳和水以質(zhì)量比1∶0.2～0.6∶20混合分散在水溶液中，并且調(diào)節(jié)pH 4～7，攪拌時(shí)間1～2h，之后進(jìn)行水熱，水熱溫度為120～160℃，水熱時(shí)間保持8～12h，把水熱后的樣品過濾，然后放入蒸餾水中煮沸，過濾洗滌至中性，于60～100℃干燥1～10h即得到高比表面積的NiS₂催化劑。本文中NiS₂催化劑的比表面積可達(dá)到215.8m²g^-1，還有更多的介孔有利于傳質(zhì)，提高電催化性能。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清晰，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明：

圖1為實(shí)施例1制備的高比表面積的NiS₂催化劑的SEM圖；

圖2為實(shí)施例1制備的高比表面積的NiS₂催化劑的XRD圖；

圖3為實(shí)施例1制備的高比表面積的NiS₂催化劑在0.1M NaOH+0.5M C₂H₅OH溶液中的循環(huán)伏安曲線圖；

圖4為實(shí)施例1制備的高比表面積的NiS₂催化劑的氮?dú)馕摳角€圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種高比表面積的NiS₂催化劑制備方法，包括如下步驟：分別將1.6g硫化鈉、0.7g氯化鎳和70ml水置于100ml燒杯中，并且調(diào)節(jié)pH至4，攪拌時(shí)間2h，之后進(jìn)行水熱，水熱溫度為120，水熱時(shí)間保持10h，把水熱后的樣品過濾，然后放入蒸餾水中煮沸，過濾洗滌至中性，于60℃干燥10h即得到高比表面積的NiS₂催化劑。圖1為制備高比表面積的NiS₂催化劑的SEM圖。從圖中明顯的看出納米球，而且這些球是以小顆粒堆積而成，分散比較均一。圖2為催化劑的XRD圖。對(duì)XRD圖分析中，峰值分別在31.5°，35.3°，38.8°，45.1°和53.5°分別對(duì)應(yīng)于NiS₂的(200)，(210)，(211)，(220)和(311)晶面，說明通過實(shí)施例1的制備方法得到了高比表面積的NiS₂催化劑。圖3為催化劑在0.1M NaOH+0.5M C₂H₅OH溶液中的循環(huán)伏安曲線圖?？梢钥闯龈弑缺砻娣e的NiS₂催化劑表現(xiàn)出高的電流密度(45mA cm^-2)和高的比表面積(215.8m²g^-1)，說明實(shí)施例1制備的高比表面積的NiS₂催化劑具有優(yōu)良的乙醇氧化催化性能，并且通過測(cè)試計(jì)時(shí)安培，可以得到很高的反應(yīng)速率。循環(huán)500圈以后，仍能保持很好的穩(wěn)定性。

實(shí)施例2

一種高比表面積的NiS₂催化劑制備方法，包括如下步驟：分別將1.6g硫化鈉、0.7g氯化鎳和70ml水置于100ml燒杯中，并且調(diào)節(jié)pH至5，攪拌時(shí)間2h，之后進(jìn)行水熱，水熱溫度為120，水熱時(shí)間保持10h，把水熱后的樣品過濾，然后放入蒸餾水中煮沸，過濾洗滌至中性，于60℃干燥10h即得到高比表面積的NiS₂催化劑。用此方法制備的催化劑相對(duì)于實(shí)例1來說，顆粒團(tuán)聚的比較厲害，并且分布不均勻，電流密度(37mA cm^-2)和比表面積(130.2m²g^-1)明顯下降，其電催化性能不是特別好。

以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制，在本發(fā)明技術(shù)方案中所采用的各組分的質(zhì)量比范圍內(nèi)，還可以作出若干修改和改進(jìn)，這些修改和改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。