[0039] 为便于理解本发明,本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,所具体描述的内容是说明性的,不应视为对本发明的具体限制,不应以此限制本发明的保护范围。由技术常识可知,本发明也可通过其它的不脱离本发明技术特征的方案来描述,因此所有在本发明范围内或等同本发明范围内的改变均被本发明包含。
[0040] 实施例1
[0041] 一种三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料的制备方法,包括以下步骤:
[0042] (1)将尺寸为1cm×4cm的泡沫镍在丙酮中进行表面脱脂除油处理,然后用盐酸溶液清洗去表面氧化物,再用乙醇和超纯水将表面洗净后真空干燥。
[0043] (2)将六水合氯化钴、尿素以2mmol:10mmol的比例加入30ml去离子水中,快速搅拌至溶解,得到均匀的溶液A,将溶液A转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中,并将步骤(1)中得到的泡沫镍置于其中,封闭反应釜,放入鼓风干燥箱中,在90℃下加热8h;
[0044] (3)将步骤(2)中反应结束后的泡沫镍取出,放入真空干燥箱中,60℃下,干燥6h,得到泡沫镍负载钴前驱体的产物:Co前驱体@泡沫镍复合阵列材料;
[0045] (4)取10μL硫氢基乙酸滴加进30mL N,N-二甲基甲酰胺中,将上述溶液转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中,再将步骤(3)中制备好的Co前驱体@泡沫镍复合阵列材料放入该溶液中。封闭反应釜,放入鼓风干燥箱中,在180℃下,加热10h;
[0046] (5)待反应结束,冷却至室温,将泡沫镍取出,用去离子水和无水乙醇清洗泡沫镍3-5次,最后,产物在真空干燥箱中60℃下,干燥6h,得到产物:三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料。
[0047] 图1为实施例1步骤(3)得到的Co前驱体@泡沫镍复合阵列材料的扫描电镜图,显示材料为一维纳米材料形成的阵列结构。图2为实施例1步骤(5)得到三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料的扫描电镜图,显示材料为一维纳米材料形成的阵列结构。图3为实施例1步骤(5)所得产物的X射线衍射花样,图中各衍射峰位置可以分别与Ni的粉末衍射标准联合委员会(JCPDS)卡片04-0850和Co4S3的粉末衍射标准联合委员会(JCPDS)卡片02-1338相吻合,表明产物为泡沫镍负载Co4S3构成的复合材料。
[0048] 实施例2
[0049] 一种三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料的制备方法,包括以下步骤:
[0050] (1)将尺寸为1cm×4cm的泡沫镍在丙酮中进行表面脱脂除油处理,然后用盐酸溶液清洗去除表面氧化物,再用乙醇和超纯水将表面洗净后真空干燥。
[0051] (2)将六水合氯化钴、尿素以3mmol:15mmol的比例加入40ml去离子水中,快速搅拌至溶解,得到均匀的溶液A,将溶液A转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中,并将步骤(1)中得到的泡沫镍置于其中,封闭反应釜,放入鼓风干燥箱中,在100℃下加热10h;
[0052] (3)将步骤(2)中反应结束后的泡沫镍取出,放入真空干燥箱中,60℃下,干燥6h,得到泡沫镍负载钴前驱体的产物:Co前驱体@泡沫镍复合阵列材料;
[0053] (4)取12μL硫氢基乙酸滴加进40mL N,N-二甲基甲酰胺中,将上述溶液转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中,再将步骤(3)中制备好的Co前驱体@泡沫镍复合阵列材料放入该溶液中。封闭反应釜,放入鼓风干燥箱中,在190℃下,加热9h;
[0054] (5)待反应结束,冷却至室温,将泡沫镍取出,用去离子水和无水乙醇清洗泡沫镍3-5次,最后,产物在真空干燥箱中60℃下,干燥6h,得到产物:三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料。
[0055] 图4是对实施例2步骤(5)所得产物通过超声,获得的从泡沫镍表面剥离下的样品的扫描电镜图,显示材料为一维空心管状纳米材料。图5为实施例2步骤(5)所得产物通过超声,获得的从泡沫镍表面剥离下的样品的X射线衍射花样,图中各衍射峰位置与Co4S3的粉末衍射标准联合委员会(JCPDS)卡片02-1338相吻合,表明泡沫镍表面负载的是Co4S3纳米空心管阵列。
[0056] 实施例3
[0057] 一种三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料的制备方法,包括以下步骤:
[0058] (1)将尺寸为1cm×4cm的泡沫镍在丙酮中进行表面脱脂除油处理,然后用盐酸溶液清洗去除表面氧化物,再用乙醇和超纯水将表面洗净后真空干燥。
[0059] (2)将六水合氯化钴、尿素以2mmol:10mmol的比例加入35ml去离子水中,快速搅拌至溶解,得到均匀的溶液A,将溶液A转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中,并将步骤(1)中得到的泡沫镍置于其中,封闭反应釜,放入鼓风干燥箱中,在95℃下加热8h;
[0060] (3)将步骤(2)中反应结束后的泡沫镍取出,放入真空干燥箱中,60℃下,干燥6h,得到泡沫镍负载钴前驱体的产物:Co前驱体@泡沫镍复合阵列材料;
[0061] (4)取10μL硫氢基乙酸滴加进35mL N,N-二甲基甲酰胺中,将上述溶液转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中,再将步骤(3)中制备好的Co前驱体@泡沫镍复合阵列材料放入该溶液中。封闭反应釜,放入鼓风干燥箱中,在200℃下,加热8h;
[0062] (5)待反应结束,冷却至室温。将泡沫镍取出,用去离子水和无水乙醇清洗泡沫镍数次,最后,产物在真空干燥箱中60℃下,干燥6h,得到产物:三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料。
[0063] 图6是对实施例3步骤(5)所得产物的能量散射x射线谱,表明产物由Co、S和Ni元素组成,Co与S的原子比为1.34,和Co4S3的1.33的Co、S原子比相一致,大量Ni元素的存在源于作为基底的泡沫镍,表明产物为泡沫镍负载Co4S3构成的复合材料。图7是对实施例3步骤(5)所得产物通过超声,获得的从泡沫镍表面剥离下的样品的透射电镜图,显示材料为一维空心管状纳米材料。
[0064] 电催化分解水析氢性质测试:
[0065] 将实施例3步骤(5)所得三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料用于催化电分解水析氢反应。电分解水析氢反应是在室温下采用标准的三电极体系进行。所制备的三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料直接作为工作电极,石墨棒作为对电极,饱和Ag/AgCl电极作为参比电极,1M KOH为电解液,以5mV/s的扫速进行线性扫描伏安(LSV)测试。
[0066] 图8是实施例3步骤(5)所得三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料与纯泡沫镍和Pt/C材料的催化析氢反应的极化曲线对比图,显示与未生长Co4S3的泡沫镍相比,所制备的三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料具有更好的析氢反应催化活性,在过电位仅为-133mV时电流密度即可达到10mA/cm2。