本发明属电催化剂技术领域，具体涉及一种ni3s2@niv-ldh异质结构双功能电催化剂、制备方法及用途。

传统化石能源的枯竭和环境污染问题的日趋严重，迫使人们寻求一种新型可替代能源。氢能是一种清洁、高效、无污染能源。考虑到地球上水的储量极其丰富，水分解生成氢气和氧气，因此电解水制氢制氧技术受到人们的青睐。电解水过程分为两个半反应：析氢反应和析氧反应，贵金属氧化物（iro2、ruo2）和贵金属pt被认为是最有效的水分解oer和her催化剂，但它们昂贵的价格和较少的储量制约了大规模的生产和广泛的应用。

最近，层状双金属氢氧化物（简称ldh）是一类具有特殊层状结构的材料，由于其独特的二维层状结构、层板元素组成及含量的可调控性和层板间阴离子的可交换性，在oer中受到关注与应用，但是其her性能较差或几乎没有，且在测试过程中粉末样品容易卷曲，导致其性能受到影响，ni3s2是一种金属态硫化物，具有良好的导电性，引入ni3s2纳米材料能够提高材料的导电性。

本专利采用高效、简单和低成本的水热法，制备了ni3s2@niv-ldh异质结构电极材料，有效的提高了材料的电催化全解水性能。

本发明引入导电基体，直接制备电极材料，避免使用粘结剂，使材料能够充分暴露其表面的活性位点，同时解决现有电催化剂无法同时在oer和her上均表现出优异性能和稳定性的问题，提出了一种ni3s2@niv-ldh异质结构双功能电催化剂的制备方法。

（1）将导电基体浸入丙酮溶液中超声清洗5~20min、然后转移至2~4mol/l的盐酸中进行超声清洗5~20min，最后分别用乙醇与超纯水交替冲洗2~3次，再在25~35℃下真空干燥10~14h；

（2）配置前驱体溶液，该前驱体溶液中包含浓度为（0.05~0.2）mol/l的镍盐，浓度为（0.）mol/l的钒盐，浓度为（0.01~0.1）mol/l的氟化铵和浓度为（0.125~0.35）mol/l的尿素的水溶液，在室温下磁力搅拌20~40min得到澄清溶液a。将澄清溶液a和步骤（1）处理好的导电基体转入高温高压水热釜中，然后在90~150℃下反应6~18h，其中反应填充比应该控制在20~80%。水热反应结束，将反应釜自然冷却到室温，然后将反应后冷却的导电基体取出，经过3次水洗和3次醇交替清洗后收集产物，并在25~35℃下，真空干燥3~5h.

（3）称取适量的硫代乙酰胺（taa）加入到20~40ml的去离子水中，此时taa的浓度为（1~2）mol/l，然后将步骤（2）干燥后的导电基体和taa溶液一起转移到高温高压水热釜中，然后在100~200℃下反应0.5~2h，其中反应填充比应该控制在20~80%。

所述步骤（1）的导电基体为泡沫镍或碳布中的任何一种。

所述步骤（2）的镍盐为所述镍源为六水合硝酸镍、六水合硫酸镍、或六水合氯化镍中的一种。

所述步骤（2）的钒盐为氯化钒。

本发明的有益的效果为：

（1）本发明制备出的ni3s2@niv-ldh异质结构，是由简单的水热反应完成，步骤简单，反应时间短，对环境友好，可重复性强。

（2）本发明提出的ni3s2@niv-ldh复合结构的制备方法，在导电基体上生长纳米片阵列结构，直接制备成电极材料，可直接用于电催化性能测试。

图1为本发明实施例5制备的ni3s2@niv-ldh/nf复合结构的x-射线衍射（xrd）图谱；

图2为本发明实施例5制备的ni3s2@niv-ldh/nf复合结构的扫描电镜（sem）照片；

图3为本发明实施例5制备的ni3s2@niv-ldh/nf复合结构的透射电镜（tem）照片；

下面结合附图以及具体实施例对本发明做进一步详细描述：

导电基体为泡沫镍，镍盐为六水合硝酸镍。

（1）将导电基体浸入丙酮溶液中超声清洗10min、然后转移至2mol/l的盐酸中进行超声清洗10min，最后分别用乙醇与超纯水交替冲洗3次，再在35℃下真空干燥10h；

（2）配置前驱体溶液，该前驱体溶液中包含浓度为0.05mol/l的六水合硝酸镍，浓度为0.0125mol/l的氯化钒，浓度为0.05mol/l的氟化铵和浓度为0.125）mol/l的尿素的水溶液，在室温下磁力搅拌20min得到澄清溶液a。将澄清溶液a和步骤（1）处理好的导电基体转入高温高压水热釜中，然后在100℃下反应18h，其中反应填充比应该控制在40%。水热反应结束，将反应釜自然冷却到室温，然后将反应后冷却的导电基体取出，经过3次水洗和3次醇交替清洗后收集产物，并在35℃下，真空干燥3h.

（3）称取适量的硫代乙酰胺（taa）加入到20ml的去离子水中，此时taa的浓度为2mol/l，然后将步骤（2）干燥后的导电基体和taa溶液一起转移到高温高压水热釜中，然后在100℃下反应2h，其中反应填充比应该控制在40%。

导电基体为泡沫镍，镍盐为六水合硝酸镍。

（1）将1cmx5cm的泡沫镍浸入丙酮溶液中超声清洗10min、然后转移至2mol/l的盐酸中进行超声清洗10min，最后分别用乙醇与超纯水交替冲洗3次，再在35℃下真空干燥10h；

（2）配置前驱体溶液，该前驱体溶液中包含浓度为0.1mol/l的六水合硝酸镍，浓度为0.04mol/l的氯化钒，浓度为0.05mol/l的氟化铵和浓度为0.2mol/l的尿素的水溶液，在室温下磁力搅拌20min得到澄清溶液a。将澄清溶液a和步骤（1）处理好的导电基体转入高温高压水热釜中，然后在120℃下反应14h，其中反应填充比应该控制在40%。水热反应结束，将反应釜自然冷却到室温，然后将反应后冷却的导电基体取出，经过3次水洗和3次醇交替清洗后收集产物，并在35℃下，真空干燥3h.

（3）称取适量的硫代乙酰胺（taa）加入到30ml的去离子水中，此时taa的浓度为2mol/l，然后将步骤（2）干燥后的导电基体和taa溶液一起转移到高温高压水热釜中，然后在120℃下反应1h，其中反应填充比应该控制在60%。

导电基体为泡沫镍，镍盐为六水合氯化镍。

（1）将1cmx5cm的泡沫镍浸入丙酮溶液中超声清洗5min、再将泡沫镍浸入到2mol/l的盐酸中进行超声清洗5min，最后分别用乙醇与超纯水交替冲洗3次，在30℃下真空干燥10后得到处理后的泡沫镍；

（2）配置前驱体溶液，该前驱体溶液中包含浓度为0.1mol/l的六水合氯化镍，浓度为0.05mol/l的氯化钒，浓度为0.05mol/l的氟化铵和浓度为0.2mol/l的尿素的水溶液，在室温下磁力搅拌20min得到澄清溶液a。将澄清溶液a和步骤（1）处理好的泡沫镍转入高温高压水热釜中，然后在140℃下反应10h，其中反应填充比应该控制在30%。水热反应结束，将反应釜自然冷却到室温，然后将反应后冷却的导电基体取出，经过3次水洗和3次醇交替清洗后收集产物，并在35℃下，真空干燥3h.

（3）称取适量的硫代乙酰胺（taa）加入到30ml的去离子水中，此时taa的浓度为2mol/l，然后将步骤（2）干燥后的导电基体和taa溶液一起转移到高温高压水热釜中，然后在140℃下反应0.5h，其中反应填充比应该控制在60%。

导电基体为泡沫镍，镍盐为六水合硫酸镍。

（1）将1cmx5cm的泡沫镍浸入丙酮溶液中超声清洗5min、再将泡沫镍浸入到2mol/l的盐酸中进行超声清洗5min，最后分别用乙醇与超纯水交替冲洗3次，在30℃下真空干燥10后得到处理后的泡沫镍；

（2）配置前驱体溶液，该前驱体溶液中包含浓度为0.1167mol/l的六水合硫酸镍，浓度为0.067mol/l的氯化钒，浓度为0.05mol/l的氟化铵和浓度为0.2167mol/l的尿素的水溶液，在室温下磁力搅拌20min得到澄清溶液a。将澄清溶液a和步骤（1）处理好的泡沫镍转入高温高压水热釜中，然后在150℃下反应15h，其中反应填充比应该控制在40%。水热反应结束，将反应釜自然冷却到室温，然后将反应后冷却的导电基体取出，经过3次水洗和3次醇交替清洗后收集产物，并在35℃下，真空干燥3h.

（3）称取适量的taa加入到20ml的去离子水中，此时taa的浓度为2mol/l，然后将步骤二制备好的niv-ldh/nf纳米片阵列和taa溶液一起转移到高温高压水热釜中，然后在100℃下反应2h，其中反应填充比应该控制在40%。

导电基体为泡沫镍，镍盐为六水合氯化镍。

（1）将1cmx5cm的泡沫镍浸入丙酮溶液中超声清洗5min、再将泡沫镍浸入到2mol/l的盐酸中进行超声清洗5min，最后分别用乙醇与超纯水交替冲洗3次，在30℃下真空干燥10后得到处理后的泡沫镍；

（2）配置前驱体溶液，该前驱体溶液中包含浓度为0.1mol/l的六水合氯化镍，浓度为0.025mol/l的氯化钒，浓度为0.05mol/l的氟化铵和浓度为0.25mol/l的尿素的水溶液，在室温下磁力搅拌20min得到澄清溶液a。将澄清溶液a和步骤（1）处理好的泡沫镍转入高温高压水热釜中，然后在150℃下反应10h，其中反应填充比应该控制在40%。水热反应结束，将反应釜自然冷却到室温，然后将反应后冷却的导电基体取出，经过3次水洗和3次醇交替清洗后收集产物，并在35℃下，真空干燥3h.

（3）称取适量的taa加入到20ml的去离子水中，此时taa的浓度为2mol/l，然后将步骤二制备好的niv-ldh/nf纳米片阵列和taa溶液一起转移到高温高压水热釜中，然后在160℃下反应0.5h，其中反应填充比应该控制在40%。

图1为本实施例制备的ni3s2@niv-ldh/nf复合结构的x-射线衍射（xrd）图谱。本实施例产物xrd图谱的特征峰中出现了泡沫镍、ni3s2、及niv-ldh的特征峰，说明得到了目标产物。

图2为本实施例制备的ni3s2@niv-ldh/nf复合结构的扫描电镜（sem）照片。照片显示，泡沫镍表面生长出了由纳米片堆叠成的阵列结构。

图3为本实施例制备的ni3s2@niv-ldh/nf复合结构的透射电镜（tem）照片。照片显示，纳米片中嵌有纳米颗粒。

图4为本实施例制备的ni3s2@niv-ldh/nf复合材料的her性能图。图4显示该复合材料具有良好的电催化析氢性能，在电流密度为10ma/cm²时，其过电势为200mv。

图5为本实施例制备的ni3s2@niv-ldh/nf复合材料的oer性能图。图5显示该复合材料具有良好的电催化析氧性能，在电流密度为50ma/cm²时，其过电势为350mv。

中文名称:六水合硝酸镍

中文同义词:硝酸镍,六水,AR,98%;硝酸镍,六水(易制爆);六水合硝酸镍(2+);硝酸镍(六水);硝酸镍,六水;六水硝酸镍;硝酸镍;硝酸镍(II)六水合物

salts;*;催化和无机化学;通用试剂;镍

六水合硝酸镍 用途与合成方法

毒性有毒,长期与皮肤接触能引起湿疹、疥疮、滤泡样丘疹、水肿、红斑、皮肤潮湿等。误食硝酸镍能引起中毒。

水气溶胶形式的镍盐(按镍计)*容许浓度为0.0005mg/m3。

生产人员要戴防毒口罩、穿工作服、戴乳胶手套,*限度地防止皮肤直接接触。下班后要洗淋浴。

化学性质 绿色单斜晶系结晶。相对密度2.05。熔点56.7℃。沸点136.7℃。易溶于水、液氨、氨水、乙醇,微溶于丙酮。其水溶液呈酸性(Ph=4)。有吸潮性,在潮湿空气中迅速潮解,在干燥空气中稍微风化。受热时失去4个结晶水,温度高于110℃时则分解而成碱式盐,继续加热生成棕黑色三氧化二镍和绿色氧化亚镍的混合物。与有机物接触时能引起燃烧和爆炸。有毒。

用途 用于电镀镀镍铬合金制件,使制件镀层细致。用于制造其他镍盐和含镍催化剂。也用于制造蓄电池。陶瓷工业用作彩釉着色(褐色)。

用途 用于电镀、陶瓷、镍盐制造及用作催化剂

用途 本品用于镀镍钴合金制件。镀层细致,排列整齐。陶瓷工业用于彩釉着色。

用途 用于电镀、陶瓷、镍盐制造及制作催化剂

用途 用于镀镍、金属着色、镍催化剂、陶瓷褐色颜料、化学试剂等。

生产方法 将64 kg镍投入反应釜中,加入一定量的水,在搅拌下滴加浓硝酸188 kg。滴毕后,缓慢升温,在加热下反应至无气体放出。停止反应。加入磷酸镍调pH值至5~6左右。静置过滤,滤液经浓缩后,冷却结晶,离心脱水干燥得成品。

生产方法 金属镍法将镍板用水冲洗,按理论量的110%~115%加入反应器中,再加入定量的水,然后缓慢加入浓硝酸,控制反应不过分激烈。保持反应在50~60℃下进行3~5h,至无黄烟产生时为止。再将反应溶液,用水稀释至26°Bé左右,并用碳酸镍调节pH=5~6,静置,过滤。清液用硝酸酸化至pH=3~4,再经减压蒸发浓缩至56~57°Bé,然后冷却结晶、离心分离,制得硝酸镍成品。其

氢氧化镍法将含镍工业废料(如电镀吊件)用废盐酸(15~16°Bé)与废硝酸(27°Bé)酸解后,得到氯化镍溶液,但此溶液含铁、铜、铬等离子,可加氯酸钠除铁、加大苏打除铜。如含铬较多,可加氢氧化镍,将溶液pH调至4.6~4.8,使成氢氧化铬沉淀。然后在精制的氯化镍溶液中加入烧碱,调节pH 8~10,即析出氢氧化镍沉淀,经漂洗至呈中性,除去大量钠离子,经压滤,得到粗制氢氧化镍。把它加人耐酸反应器中,再缓慢加入稀硝酸至反应溶液pH4~5,生成硝酸镍溶液,经澄清、过滤,得到的清滤液再通入硫化氢气体,除去溶液中Cu2+、Pb2+、Zn2+等杂质,加入碳酸镍调节pH值至5,再过滤,在清滤液中加双氧水除铁,过滤,得到清液加入硝酸钡除去硫酸根。然后用蒸汽加热至沸,澄清过滤,清液经蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离,制得硝酸镍成品。其

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