Page 106 - 《精细化工》2020年第12期
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·2468·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

            丰富、价格相对低廉,其硫化物和磷化物在电解水                             物 P123 的混合溶液中,磁力搅拌 10~30 min,使其
            反应中的应用引起了研究者的关注                 [10-14] 。目前,各      全部溶解得到溶液 A。同时,将 2.91 g(0.01 mol)
            种形貌结构的单一金属硫化物和磷化物研究很多,                             六水合硝酸镍加入到含有 13 mL 正丁醇、1.53 mL
            为了提高催化活性,ZENG 等              [15] 合成了同时含有          浓硝酸和 1.45 g 三嵌段共聚物 P123 的混合溶液中,
            Ni 2 P 和 Ni 3 S 2 的 Ni 2 P/Ni 3 S 2 材料,并用于电解水反应    40  ℃恒温水浴,磁力搅拌 10~30 min,使其全部
            催化剂。FENG 等       [16] 合成了双金属磷化物 FeP/Ni 2 P         溶解得到溶液 B。将溶液 A 和 B 混合并继续磁力搅
            材料用于析氧反应催化剂。WANG 等                [17] 采用铁掺杂       拌约 30 min,然后将混合溶液转移到 120  ℃烘箱中
            的方式在碳布(CC)上合成了 Fe-Ni 2 P/CC 析氧催化                   加热 3.5 h,冷却到室温,用乙醇洗 3~4 次,离心分
            剂。LIU 等   [18] 将(NiFe)S 2 和石墨烯(GN)复合得到             离,过夜,60  ℃干燥,将所得材料放于马弗炉中,
            具有较好析氧催化性能的(NiFe)S 2 -GN 催化剂。以                     以 5  ℃/min 的升温速率升温到 150  ℃,在此温度下
            上通过硫化物和磷化物复合、双金属复合、金属掺                             焙烧 12 h 得到铁/镍前驱物,标记为 Fe-Ni-O。
            杂以及金属和其他材料的复合等改变催化剂组分的                             1.2.2    FeS 2 /NiS 2 复合材料的制备
            方法,提高了材料的催化活性。基于以上讨论可以                                 取上述铁/镍前驱物 20 mg 和 100 mg 硫粉均匀
            看出,过渡金属硫化物和磷化物的研究取得了很大                             混合放于瓷舟中,并转移到持续通入 N 2 的管式炉
            进展,但是对金属硫化物和磷化物催化性能的比较                             内,同时在进气口端放置装有 0.5 g 硫粉的瓷舟,然
            报道较少。                                              后将管式炉升温到 300  ℃(升温速率 2  ℃/min),
                 本文采用溶剂挥发自组装和硫化或磷化处理等                          并在该温度下焙烧 2 h,冷却至室温得到 FeS 2 /NiS 2
            两步法,合成了具有棒状结构的双金属硫化物                               复合材料。
            (FeS 2 /NiS 2 )和双金属磷化物(FeP/Ni 2 P),考察和                 FeS 2 或 NiS 2 合成方法同上,在 1.2.1 节合成过
            比较了双金属硫化物和对应单一金属硫化物、双金                             程中仅加入九水合硝酸铁或六水合硝酸镍。
            属磷化物和对应单一金属磷化物以及 FeS 2 /NiS 2 和                        将 FeS 2 和 NiS 2 两种原料直接物理混合的材料
            FeP/Ni 2 P 两种材料的催化性能。                              标记为 FeS 2 -NiS 2 。
                                                               1.2.3  FeP/Ni 2 P 复合材料的制备
            1   实验部分
                                                                   取铁/镍前驱物 20 mg 放于瓷方舟中,将其置于
            1.1   试剂与仪器                                        持续通入 N 2 的管式炉内,然后在管式炉进气口端放
                 九水合硝酸铁〔Fe(NO 3 ) 3 •9H 2 O〕、六水合硝酸             置含有 400 mg 一水合次亚磷酸钠的瓷方舟,设置
            镍〔Ni(NO 3 ) 2 •6H 2 O〕、浓硝酸、乙醇、硫粉、氢氧                管式炉程序,以恒定的升温速率(2  ℃/min)升温
            化钾和一水合次亚磷酸钠(NaH 2 PO 2 •H 2 O)等购于                  到 300  ℃后,焙烧 2 h,冷却到室温得到 FeP/Ni 2 P
            中国国药集团化学试剂有限公司;正丁醇购于阿拉                             催化剂材料。
            丁试剂公司;三嵌段共聚物 P123(聚环氧乙烷-聚环                             FeP 或 Ni 2 P 合成方法同上,在 1.2.1 节合成过
            氧丙烷-聚环氧乙烷,EO 20 -PO 70 -EO 20 ,平均相对分               程中仅加入九水合硝酸铁或六水合硝酸镍。
            子质量 5800)、全氟化树脂溶液(Nafion 溶液,质                          将 FeP 和 Ni 2 P 两种材料直接物理混合的材料标
            量分数 5%)、异丙醇购于德国 Sigma-Aldrich 公司。                  记为 FeP-Ni 2 P。
            所有试剂均为分析纯,使用前未作进一步处理,实                             1.3   催化性能测试
            验中用水均为去离子水。                                            析氧催化测试实验:电解液为氢氧化钾溶液
                 D8 Endeavor X 射线粉末衍射仪(XRD),德国                 (1 mol/L),对电极为碳棒,参比电极分别为 Hg/HgO
            Bruker 公司,X 射线源为 Cu K α;Hitachi S-4800 型高          电极,工作电极为实验合成的 FeS 2 /NiS 2 、FeP/Ni 2 P
            分辨扫描电镜(SEM),日本 Hitachi 公司;JEM-                     复合材料及其他对比材料制成的电极,扫速均为
            2100F 型高分辨透射电镜(TEM),日本电子株式会                        5 mV/s。测试线性扫描伏安(LSV)曲线前,进行
            社(JEOL);CHI760E 电化学工作站,上海辰华仪                       循环伏安活化测试,电势均采用可逆氢电势(RHE)
            器有限公司。                                             表示。工作电极的制备方法如下:将 4 mg 活性物质
            1.2   方法                                           (FeS 2 /NiS 2 、FeP/Ni 2 P)加入到含有 Nafion 溶液
            1.2.1   铁/镍前驱物的制备                                  (16 µL,质量分数 5%)、异丙醇(264 µL)和去离
                 将 4.04 g(0.01 mol)九水合硝酸铁加入到含有                 子水(520 µL)的混合溶液中,并超声 10~20 min
            11 mL 正丁醇、1.32 mL 浓硝酸和 1.16 g 三嵌段共聚                得到工作电极溶液。然后,取上述混合溶液(12 µL)
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