權(quán)利要求書： 1.一種電解水產(chǎn)氫催化劑的制備方法，其特征在于，所述電解水產(chǎn)氫催化劑由如下材料制備：氯化鈷，硫脲，葡萄糖，其組合用量如下：以克為計(jì)量單位：氯化鈷：CoCl2·6H2O1.0±0.05g硫脲：CH4N2S 1.0±0.05g葡萄糖：C6H12O6 2.0±0.05g該催化劑為黑色粉末，具有介孔孔道結(jié)構(gòu)；

電解水產(chǎn)氫催化劑的合成由兩部分組成：前驅(qū)體的制備和碳化；其中前驅(qū)體是在室溫下，在研缽中手動研磨合成的，是一種無溶劑合成法；

碳化高溫焙燒是在管式爐里進(jìn)行的；所述管式爐具體包括：進(jìn)氣口（1）、抽真空口（2）、法蘭（3）、保護(hù)罩（4）、拉手（5）、電壓（6）、電流表、控制按鈕（7）、拉扣鎖（8）、溫控儀（9）、壓力表（10）、出氣口（11）；

電解水產(chǎn)氫催化劑的制備具體包括如下步驟：（1）精選化學(xué)物質(zhì)材料

對制備使用的化學(xué)物質(zhì)材料要進(jìn)行精選，并進(jìn)行質(zhì)量純度控制：氯化鈷：固態(tài)固體 99.7%硫脲：固態(tài)固體 99.7%葡萄糖：液態(tài)液體 99.7%（2）合成電解水產(chǎn)氫催化劑

電解水產(chǎn)氫催化劑的合成是氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行的，稱取氯化鈷1.0±0.05g、硫脲1.0±0.05g，葡萄糖2.0±0.05g；加入到瑪瑙研缽中，在室溫下手動研磨30min；

（3）焙燒

?1

將上一步所得藍(lán)色粉末在氮?dú)獗Ｗo(hù)下的管式爐中焙燒，升溫速率為1℃min ，溫度為

800?1000℃；

（4）洗滌、抽濾

將焙燒產(chǎn)物置于燒杯中，加入去離子水100mL，攪拌洗滌5min；

將洗滌液置于抽濾瓶的布氏漏斗中，用微孔濾膜進(jìn)行抽濾，濾膜上留存產(chǎn)物濾餅，洗滌液抽至濾瓶中；

洗滌、抽濾進(jìn)行2次；

將產(chǎn)物濾餅置于燒杯中，加入去離子水100mL，攪拌洗滌5min；

洗滌、抽濾進(jìn)行2次；

（5）真空干燥

將洗滌后的產(chǎn)物濾餅置于石英容器中，然后置于真空干燥箱中進(jìn)行干燥，干燥溫度50o

±1C，真空度50Pa，干燥時間10h；

干燥后即為電解水產(chǎn)氫催化劑，產(chǎn)物命名為GTCoX，其中X代表碳化溫度；

（6）檢測、分析、表征；

（7）電解水產(chǎn)氫性能研究；

（8）產(chǎn)物儲存

對制備的電解水產(chǎn)氫催化劑儲存于棕色透明的玻璃容器內(nèi)，密閉避光保存，要防水、防o

潮、防曬、防酸堿鹽侵蝕，儲存溫度20±2C，相對濕度≤10%。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電解水產(chǎn)氫催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟（7）的具體操作為：利用三電極系統(tǒng)在CHI660E電化學(xué)工作站上測試電解水產(chǎn)氫性能研究；

碳棒作為對電極，飽和甘汞電極作為參比電極，工作電極是催化劑負(fù)載的玻碳電極；首先，制備電催化劑墨水：將干燥后的電催化劑5mg分散于100μl異丙醇中，超聲處理30分鐘后，將5μl的催化劑墨水滴在空白的玻碳電極表面，當(dāng)催化劑墨水干燥時，0.3wt%的2μlNafion異丙醇溶液滴在催化劑薄膜表面；線性掃描伏安法在0.5MH2SO4pH=0中進(jìn)行；電化學(xué)阻抗譜的測量頻率為0.1至100000Hz，該催化劑的產(chǎn)物產(chǎn)率為41%。

說明書： 一種電解水產(chǎn)氫催化劑及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及催化劑材料的制備及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電解水產(chǎn)氫催化劑的制備方法。

背景技術(shù)[0002] 現(xiàn)如今科學(xué)技術(shù)不僅推動了社會的進(jìn)步，給我們的生活帶來了許多的便利，同時也帶來了一些不利影響，例如化石能源等不可再生能源的不斷消耗使人類遭受能源危機(jī)。

同時其燃燒產(chǎn)物CO2、SO2等氣體也引發(fā)了相應(yīng)的環(huán)境問題，這些氣體排放到空氣中造成的溫

室效應(yīng)和空氣污染正逐步侵蝕著人類的家園。

[0003] 為了滿足全球日益增長的能源需求，需要發(fā)掘更多的可持續(xù)能源來代替目前的化石燃料。氫能作為一種清潔無污染，發(fā)熱量高且在世界范圍內(nèi)分布較廣泛的能源，正逐漸受

到人們的青睞。氫氣的主要原料是水，它有兩個顯著的優(yōu)點(diǎn)，一個是在地球上儲量豐富，另

一個是可再生，是一種環(huán)境友好型資源。

[0004] 目前比較簡便的制備的氫氣方法是電解水制備氫氣，電解水制氫的主要過程是將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，在陰極產(chǎn)生氫氣，陽極產(chǎn)生氧氣。電解水制氫方法的優(yōu)點(diǎn)是電解水制氫

的效率相對較高，一般可以達(dá)到75％?85％，且操作簡單環(huán)境友好。而該方法的缺點(diǎn)是解水

過程中，因?yàn)槟芎倪^大從而導(dǎo)致了成本的大幅度提升。對于常用的Pt、Pd等貴金屬來說，雖

然它們在析氫反應(yīng)中有較低的過電位，但是由于價格高昂且豐度較低，使其大規(guī)模推廣受

到了阻礙。越來越多的科學(xué)家開始致力于制備出一種電催化活性較高的非貴金屬電極材料

用于析氫反應(yīng)。

[0005] 電解水產(chǎn)氫催化劑的合成方法和過程會直接影響材料的結(jié)構(gòu)特征與性能，合成方法和模板劑的選擇是決定性的影響因素，反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間和焙燒溫度也對催化劑的結(jié)

構(gòu)和性能有重要的影響。

[0006] 金屬硫化物和多孔碳的復(fù)合材料是一種高效的電解水產(chǎn)氫催化劑，然而，該材料的合成過程中需要大量的溶劑，會對環(huán)境造成污染。因此，更加方便和更為綠色的無溶劑的

合成方向有待于開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供采用一種熔鹽合成法，以氯化鈷作為模板和鈷源，硫脲作為氮源和硫源，葡萄糖作為碳源。室溫條件下，在瑪瑙研砵中手動研磨30min，

所得的藍(lán)色粉末通過管式爐高溫焙燒制備電解水產(chǎn)氫催化劑，通過控制焙燒溫度可以達(dá)到

調(diào)節(jié)材料孔道結(jié)構(gòu)和雜原子含量，提高化學(xué)物理性能，該材料可以作為電解水產(chǎn)氫催化劑。

[0008] 本發(fā)明使用的化學(xué)物質(zhì)材料為：氯化鈷，硫脲，葡萄糖，其組合準(zhǔn)備用量如下：以克、毫升為計(jì)量單位

[0009][0010] 制備方法如下：[0011] (1)精選化學(xué)物質(zhì)材料[0012] 對制備使用的化學(xué)物質(zhì)材料要進(jìn)行精選，并進(jìn)行質(zhì)量純度控制：[0013][0014] (2)合成電解水產(chǎn)氫催化劑[0015] 電解水產(chǎn)氫催化劑的合成是在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行的，先在室溫下手動研磨，之后在氮?dú)鈼l件下高溫焙燒；

[0016] 稱取氯化鈷1.0±0.05g、硫脲1.0±0.05g，葡萄糖2.0±0.05g；加入到瑪瑙研砵中，手動研磨30min；

[0017] (3)焙燒[0018] 將上一步所得藍(lán)色粉末在氮?dú)獗Ｗo(hù)下的管式爐中焙燒，升溫速率為1℃min?1，溫度為800?1000℃。

[0019] (4)洗滌、抽濾[0020] 將焙燒產(chǎn)物置于燒杯中，加入去離子水100mL，攪拌洗滌5min；[0021] 將洗滌液置于抽濾瓶的布氏漏斗中，用微孔濾膜進(jìn)行抽濾，濾膜上留存產(chǎn)物濾餅，洗滌液抽至濾瓶中；

[0022] 洗滌、抽濾進(jìn)行2次；[0023] 將產(chǎn)物濾餅置于燒杯中，加入去離子水100mL，攪拌洗滌5min；[0024] 洗滌、抽濾進(jìn)行2次；[0025] (5)真空干燥[0026] 將洗滌后的產(chǎn)物濾餅置于石英容器中，然后置于真空干燥箱中進(jìn)行干燥，干燥溫度50±1℃，真空度50Pa，干燥時間10h；

[0027] 干燥后即為電解水產(chǎn)氫催化劑，產(chǎn)物命名為GTCoX，其中X代表碳化溫度；[0028] (6)產(chǎn)物儲存[0029] 對制備的電解水產(chǎn)氫催化劑儲存于棕色透明的玻璃容器內(nèi)，密閉避光保存，要防水、防潮、防曬、防酸堿鹽侵蝕，儲存溫度20±2℃，相對濕度≤10％。

[0030] 本發(fā)明的有益效果：[0031] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的先進(jìn)性，是以氯化鈷作為熔鹽模板和鈷源，硫脲作為氮源和硫源，葡萄糖作為碳源。在室溫下手動研磨之后，高溫焙燒，制成電解水產(chǎn)氫

催化劑，此制備方法工藝先進(jìn)，數(shù)據(jù)翔實(shí)精確，制備速度快，無需額外的模板劑，產(chǎn)物為黑色

粉末，具有介孔孔道結(jié)構(gòu)，產(chǎn)物產(chǎn)率高，達(dá)41％，可作為電解水產(chǎn)氫的高效催化劑，是十分理

想的制備介碳/金屬硫化物復(fù)合材料的方法。

附圖說明[0032] 為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。[0033] 圖1為本發(fā)明電解水產(chǎn)氫催化劑合成制備狀態(tài)圖；[0034] 圖2為本發(fā)明電解水產(chǎn)氫催化劑碳化裝置示意圖；[0035] 圖3為本發(fā)明電解水產(chǎn)氫催化劑的X射線衍射圖譜；[0036] 圖4為本發(fā)明電解水產(chǎn)氫催化劑氮?dú)馕矫摳角€圖；[0037] 圖5為本發(fā)明電解水產(chǎn)氫催化劑透射電子顯微鏡照片；[0038] 圖6為電解水產(chǎn)氫催化劑電催化極化曲線。具體實(shí)施方式[0039] 實(shí)施例1[0040] 圖1和圖2所示，為電解水產(chǎn)氫催化劑合成制備狀態(tài)圖，圖中所示，各部位置要正確，按量配比，按序操作。

[0041] 制備使用的化學(xué)物質(zhì)的量值是按預(yù)先設(shè)置的范圍確定的，以克、毫升為計(jì)量單位。[0042] 電解水產(chǎn)氫催化劑的合成是瑪瑙研砵和管式爐內(nèi)進(jìn)行的，是由室溫研磨過程和惰性氣氛下高溫焙燒完成的；

[0043] 圖1所示，在瑪瑙研砵中加入反應(yīng)前驅(qū)體(氯化鈷、硫脲和葡萄糖)，手動研磨30min。

[0044] 圖2所示，高溫焙燒是在管式里進(jìn)行的，以氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，焙燒溫度為800?1000℃。圖2中碳化裝置包括：進(jìn)氣口1、抽真空口2、法蘭3、保護(hù)罩4、拉手5、電壓6、電流表、控制

按鈕7、拉扣鎖8、溫控儀9、壓力表10、出氣口11。

[0045] 圖3所示，為電解水產(chǎn)氫催化劑的X射線衍射圖譜，圖中可見，所得電解水產(chǎn)氫催化劑具有晶體的結(jié)構(gòu)。

[0046] 圖4所示，為電解水產(chǎn)氫催化劑氮?dú)馕矫摳角€圖，圖中可見，所得電解水產(chǎn)氫催化劑具有介孔孔道結(jié)構(gòu)。

[0047] 圖5所示，為電解水產(chǎn)氫催化劑透射電子顯微鏡照片，圖中可見，所得電解水產(chǎn)氫催化劑具有孔道結(jié)構(gòu)。

[0048] 圖6所示，為電解水產(chǎn)氫催化劑在酸性條件下的電催化極化曲線，圖中可見，制備得到的電解水產(chǎn)氫催化劑表現(xiàn)出較好的電催化性能。

[0049] (6)檢測、分析、表征[0050] 對制備的電解水產(chǎn)氫催化劑的形貌、成分、化學(xué)物理性能進(jìn)行檢測、分析、表征；[0051] 用透射電子顯微鏡進(jìn)行材料的微觀結(jié)構(gòu)分析；[0052] 用氮?dú)馕锢砦絻x進(jìn)行材料的孔道結(jié)構(gòu)分析；[0053] 用X射線衍射儀進(jìn)行材料的結(jié)構(gòu)分析；[0054] 用材料工作室軟件程序進(jìn)行圖形處理；[0055] (7)電解水產(chǎn)氫性能研究[0056] 利用三電極系統(tǒng)在CHI660E電化學(xué)工作站上測試電解水產(chǎn)氫性能研究。碳棒作為對電極，飽和甘汞電極作為參比電極，工作電極是催化劑負(fù)載的玻碳電極。首先，制備電催

化劑墨水：將干燥后的電催化劑(5mg)分散于異丙醇(100μl)中。超聲處理30分鐘后，將5μl

的催化劑墨水滴在空白的玻碳電極表面。當(dāng)催化劑墨水干燥時，0.3wt％的Nafion異丙醇溶

液(2μl)滴在催化劑薄膜表面。線性掃描伏安法(LS)在0.5mH2SO4(pH＝0)中進(jìn)行。電化學(xué)

阻抗譜(EIS)的測量頻率為0.1至100000Hz。

[0057] 結(jié)論：利用該方法得到的產(chǎn)物為黑色粉末，材料具有介孔孔道結(jié)構(gòu)，產(chǎn)物產(chǎn)率為41％；。

[0058] 以上公開的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施方式。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，

可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明

的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅

受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。