CN111659439B - 一种负载NiS/NiO异质结的氮掺杂碳纳米复合材料及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种负载NiS/NiO异质结的氮掺杂碳纳米复合材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：S1、制备Ni2+/PVP混合溶胶；S2、将所述Ni2+/PVP混合溶胶经过静电纺丝，得到固体碳纤维薄膜；S3、将所述固体碳纤维薄膜先在空气气氛中预氧化后，依次进行惰性气氛下热处理、空气氛围下氧化处理和硫化气相沉积，得到所述负载NiS/NiO异质结的氮掺杂碳纳米复合材料。本发明方法所选用的PVP廉价易得，与传统制备电解水析氧电催化剂材料的方法相比，该方法工艺简单易行、成本低廉、操作简单、可实现大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种负载NiS/NiO异质结的氮掺杂碳纳米复合材料及其制备方法和用途，属于碱性析氧反应催化剂技术领域。
背景技术
随着传统化石、煤炭等能源的快速消耗和日益凸显的环境污染问题，寻求绿色、可持续的新型能源迫在眉睫。氢能做为一类取代化石燃料的重要能源形式，因其零排放、超高的能量密度(143kJ·kg-1)、环境友好、可持续利用等优点被视为一种有前景的可替代的能源载体。相对于传统的制氢方式，电解水制氢，由于绿色、高效、可大规模生产等优点，被认为是一种具有广泛应用前景的制氢方法。然而，电解水反应中阳极的电催化析氧反应设及较高的反应能垒和较大的过电势，这严重影响了整体电解水反应动力学速率。因此，开发高效的析氧电催化剂以降低反应活化能和能垒，提高反应动力学速率是具有重要意义的。目前，商业化析氧的高效催化剂是铱、钌基等贵金属类催化剂，但是由于其储量稀少，价格昂贵等缺陷严重的限制了其大规模实际应用。因此，开发新型廉价、高效的非贵金属析氧电催化剂显得尤为关键。
在各类非贵金属析氧电催化剂，过渡金属Ni基材料，其合金及其化合物材料，如碳化物，磷化物，硫化物，氮化物等，由于其丰富的储量，较多的氧化还原位点、良好的抗腐蚀性等优势，得到大量的研究。其中，NiO在目前的研究中，因其丰富的氧空位、特殊的3d电子类型、特殊的eg轨道和与含氧物种较好的结合能，而显示出较好的析氧活性。同时NiS因其特殊的3d构型和高的导电性在电解水领域得到一定的应用(Adv.Mater.2017,29,1701584；ACS Nano 2017,11,11574-11583)。尽管这类研究已经取得一定的进展，但是NiO催化剂的析氧性能仍难以满足工业化生产的严格要求。研究结果显示，将NiS与NiO复合形成异质结材料，可有效调节其表面电子结构，提高其导电性和促进电荷的快速转移，从而提高其本征活性；同时，动力学上与一维纳米碳材料进行复合是一种可行的策略，一维多级纳米碳材料可以有效的提升催化剂的导电性，提供较大的比表面积，暴露更多的催化位点，增强活性物种的稳定性。同时，将杂原子(如:N,P,S等)掺杂进碳基质中可通过调节附近的碳原子的电子结构，有效的提升析氧性能。因此，将上述这些协同优势综合起来，合成杂原子掺杂的一维多级碳基质负载的NiS/NiO异质结是一种明智的策略。然而，通常这类材料的制备过程往往耗时持久、制备过程繁琐、产量较少。
发明内容
发明目的：为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种负载NiS/NiO异质结的氮掺杂碳纳米复合材料及其制备方法和应用。本发明方法简易通用，成本低廉，而且制得的负载NiS/NiO异质结的氮掺杂碳纳米复合材料作为析氧电催化剂材料表现出优异的活性和稳定性。
技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的：
一种负载NiS/NiO异质结的氮掺杂碳纳米复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、制备Ni2+/PVP混合溶胶；
S2、将所述Ni2+/PVP混合溶胶经过静电纺丝，得到固体碳纤维薄膜；
S3、将所述固体碳纤维薄膜先在空气气氛中预氧化后，依次进行惰性气氛下热处理、空气气氛下氧化处理和硫化气相沉积，得到所述负载NiS/NiO异质结的氮掺杂碳纳米复合材料。
作为优选方案，所述Ni2+/PVP混合溶胶的制备方法为：
将PVP溶解于DMF和乙醇的混合溶液中，得到PVP溶液；
在所述PVP溶液中加入硝酸镍，搅拌混匀后，得到所述Ni2+/PVP混合溶胶。
进一步优选，所述PVP溶液中，PVP的质量分数为5～10％。
作为优选方案，所述Ni2+/PVP混合溶胶中，Ni2+的摩尔量为0.25～2.0mmol。
作为优选方案：
步骤S3中，所述空气气氛中预氧化，是在200～300℃条件下进行预氧化。
步骤S3中，所述惰性气氛下热处理，是以1～20℃/min的速率升温至400～1000℃，保温2～4h。所述惰性气氛包括氮气、氩气、氦气、二氧化碳中的至少一种。
步骤S3中，所述空气氛围下氧化处理，是于200～500℃下保温0.5～3h。
步骤S3中，硫化气相沉积，将空气氛围下氧化处理的产物以硫脲作为硫源，在250～450℃下进行硫化气相沉积0.5～3h。
一种由前述制备方法所制得的负载NiS/NiO异质结的氮掺杂碳纳米复合材料。
一种如前述的负载NiS/NiO异质结的氮掺杂碳纳米复合材料作为碱性析氧反应催化剂的应用。
本发明的反应原理为：以硝酸镍为金属源，聚乙烯吡咯烷酮为碳氮源，通过静电纺丝技术，预先制备Ni2+/PVP复合纤维材料，利用其在空气气氛中的预氧化和自身在高温惰性气氛中，炭化还原并且经过在空气气氛下的氧化处理及硫化气相沉积制备得到一维碳纳米纤维，碳纳米管负载的NiS/NiO异质结材料。该材料形貌规整，均一，其中的NiS/NiO异质结纳米粒子具有较小的尺寸，并均匀的嵌入在碳纳米纤维和碳纳米管内部。此外，所述的碳纳米纤维和碳纳米管中含有丰富的N元素，由于碳纳米纤维，碳纳米管与活性物质NiS/NiO异质结之间的组分与结构优势，所得到的材料具有较高的析氧活性及优异的稳定性能。
所述异质结是两种不同的物质NiS和NiO组成。
本发明中所制备的一维碳纳米纤维和碳纳米管结构负载的NiS/NiO异质结材料，具有以下几种优势：
1)较小粒子尺寸的NiS/NiO异质结活性金属纳米粒子具有优异的电化学活性和较多的催化活性位点；
2)一维碳纳米纤维和碳纳米管的复合结构，使催化剂材料具有较大的比表面积，同时碳基材料的介孔结构能够有效的促进电解液与催化剂的接触，有利于反应的发生；
3)一维复合结构能够定向的促进电子和离子的快速传输，提高催化反应速率，促进反应物的反应和产物的快速产出；
4)一维的碳基质材料能够有效的锚定活性金属材料NiS/NiO异质结，使其在反应过程中不易发生团聚和脱落的现象，有利于维持一维复合结构的完整性；
5)选取具有较高氮含量的PVP作为碳氮源，通过高温炭化还原生成具有更高的石墨化程度和更好的热稳定性的碳载体，氮的掺入可有效的改变碳载体的导电性，从而提高材料的析氧性能。
技术效果：相对于现有技术，本发明具有以下优势：
1)通过简便、可实现规模化生产的静电纺丝技术，结合高温炭化热还原及低温气相沉积技术制备一维复合结构的碳纳米纤维和碳纳米管负载的NiS/NiO异质结电催化剂材料；
2)所选用的PVP廉价易得，与传统制备电解水析氧电催化剂材料的方法相比，该方法工艺简单易行、成本低廉、操作简单、可实现大规模生产；
3)所制得的产物形貌规整、NiS/NiO异质结纳米粒子尺寸均一地负载于一维复合碳纳米材料中，从而，所制得的材料具有活性位点多、过电位低以及稳定性良好和一维复合结构等特点，与常规的Ni基合金材料相比，所制备的碳纳米纤维和碳纳米管的一维复合材料负载的NiS/NiO异质结具备更为优异的结构特点和组分优势，是一种极有潜力的电解水析氧电催化剂材料，预计在未来的能源行业应用前景广阔。
附图说明
图1为根据本发明实施例1制备的氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料的低倍SEM图谱；
图2为根据本发明实施例1制备的氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料的放大的SEM图谱；
图3为根据本发明实施例1制备的氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料的TEM图谱；
图4为根据本发明实施例1制备的氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料的XRD图谱；
图5为根据本发明实施例1制备的氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料的Raman图谱；
图6为根据本发明实施例1制备的氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料的TG图谱；
图7为根据本发明实施例1制备的氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料LSV曲线；
图8为根据本发明实施例1制备的氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料的Tafel曲线；
图9为根据本发明实施例1制备的氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料的循环稳定性测试前后的LSV曲线对比；
图10为根据本发明实施例1制备的氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料的计时电流测试曲线；
图11为本发明中实施例1与对比例1～3得到的材料的LSV曲线对比。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料的制备方法，包括以下步骤:
1)Ni2+/PVP混合溶胶的制备：称取1.0g PVP与6mL DMF和6mL C2H5OH溶液混合，加入1.5mmol的Ni(NO3)2·6H2O固体金属硝酸盐；在室温下经过机械搅拌12h，使其混合均匀，即可得到浅绿色Ni2+/PVP溶胶；
2)静电纺丝法制备氮掺杂碳纳米复合材料负载NiS/NiO异质结复合材料：将步骤1)制得的浅绿色Ni2+/PVP溶胶，经过静电纺丝技术处理，得到的固体碳纤维薄膜材料，先经过在空气中250℃3h预氧化处理，然后在N2气氛下，以5℃/min的升温速率升温至600℃进行热处理，并在该温度下保持3h，然后冷却至室温，经过在空气气氛下300℃的氧化处理及以二十倍于样品质量的硫脲作为硫源，经过在350℃下的硫化气相沉积3h，即可得到最终产物。
采用TEM、SEM、XRD、Raman和TG等途径对以上实施例制备的氮掺杂的碳纳米纤维和碳纳米管的一维复合结构负载的NiS/NiO异质结纳米材料进行物理表征。从低倍SEM(图1)，可以看出由一维碳纳米纤维上面分布较多的碳纳米管，碳纳米纤维和碳纳米管这种一维结构相互交联组成三维网络结构，同时NiS/NiO异质结纳米粒子均匀地分布在碳纳米纤维和碳纳米管上，进一步放大的SEM图(图2)均可以看出所制得的材料是这种结构，同时碳纳米纤维的直径在200nm左右。TEM图谱(图3)显示NiS/NiO异质结纳米粒子嵌入在碳纳米纤维和碳纳米管内部，该结构与SEM的结果一致。由图4，XRD图谱可以看出，材料的衍射峰分别与NiO和NiS的标准卡片完全吻合(JCPDS卡，47-1049；65-3419)，证明NiS/NiO异质结的成功制备，同时(002)晶面对应石墨化碳的衍射峰。根据产物的Raman谱图(图5)计算得到该样品的ID/IG值为0.93，表明所得碳材料石墨化程度较高。从热重谱图(图6)中，可以得到材料中碳的含量为19.56wt％。图7是将材料进行析氧性能测试得到的LSV图。由图可知在10mA cm-2的电流密度下的该材料的过电势仅为269mV。Tafel曲线(图8)表明该材料的Tafel斜率的数值仅为48.4mV dec-1，这优于大部分碱性析氧电催化剂材料。循环性能测试(图9)，在经过3000圈CV循环前后的LSV曲线几乎重合，表明其具有较好的稳定性。图10为该材料的计时电流曲线，样品经过25000s的长时间测试之后，电流密度几乎没有衰减，同样表明该材料具有优异的循环稳定性能。以上结果均说明该材料作为碱性析氧电催化剂材料具有很好的应用前景。
实施例2
一种氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料的制备方法，包括以下步骤:
1)Ni2+/PVP混合溶胶的制备：称取0.8g PVP与6mL DMF和6mL C2H5OH溶液混合，加入1.5mmol的Ni(NO3)2·6H2O固体金属硝酸盐；在室温下经过机械搅拌12h，使其混合均匀，即可得到浅绿色Ni2+/PVP溶胶；
2)静电纺丝法制备氮掺杂碳纳米复合材料负载NiS/NiO异质结复合材料：将步骤1)制得的浅绿色Ni2+/PVP溶胶，经过静电纺丝技术处理，得到的固体碳纤维薄膜材料，先经过在空气中250℃3h预氧化处理，然后在N2气氛下，以5℃/min的升温速率升温至600℃进行热处理，并在该温度下保持3h，然后冷却至室温，经过在空气气氛下300℃的氧化处理及以二十倍于样品质量的硫脲作为硫源，经过在350℃下的硫化气相沉积3h，即可得到最终产物。
实施例3
一种氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料的制备方法，包括以下步骤:
1)Ni2+/PVP混合溶胶的制备：称取0.7g PVP与6mL DMF和6mL C2H5OH溶液混合，加入1.5mmol的Ni(NO3)2·6H2O固体金属硝酸盐；在室温下经过机械搅拌12h，使其混合均匀，即可得到浅绿色Ni2+/PVP溶胶；
2)静电纺丝法制备氮掺杂碳纳米复合材料负载NiS/NiO异质结复合材料：将步骤1)制得的浅绿色Ni2+/PVP溶胶，经过静电纺丝技术处理，得到的固体碳纤维薄膜材料，先经过在空气中250℃3h预氧化处理，然后在N2气氛下，以5℃/min的升温速率升温至600℃进行热处理，并在该温度下保持3h，然后冷却至室温，经过在空气气氛下300℃的氧化处理及以二十倍于样品质量的硫脲作为硫源，经过在350℃下的硫化气相沉积3h，即可得到最终产物。
实施例4
一种氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料的制备方法，包括以下步骤:
1)Ni2+/PVP混合溶胶的制备：称取1.0g PVP与6mL DMF和6mL C2H5OH溶液混合，加入1.0mmol的Ni(NO3)2·6H2O固体金属硝酸盐；在室温下经过机械搅拌12h，使其混合均匀，即可得到浅绿色Ni2+/PVP溶胶；
2)静电纺丝法制备氮掺杂碳纳米复合材料负载NiS/NiO异质结复合材料：将步骤1)制得的黄褐色Ni2+/PVP溶胶，经过静电纺丝技术处理，得到的固体碳纤维薄膜材料，先经过在空气中250℃3h预氧化处理，然后在N2气氛下，以5℃/min的升温速率升温至600℃进行热处理，并在该温度下保持3h，然后冷却至室温，经过在空气气氛下300℃的氧化处理及以二十倍于样品质量的硫脲作为硫源，经过在350℃下的硫化气相沉积3h，即可得到最终产物。
实施例5
一种氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料的制备方法，包括以下步骤:
1)Ni2+/PVP混合溶胶的制备：称取1.0g PVP与6mL DMF和6mL C2H5OH溶液混合，加入0.5mmol的Ni(NO3)2·6H2O固体金属硝酸盐；在室温下经过机械搅拌12h，使其混合均匀，即可得到浅绿色Ni2+/PVP溶胶；
2)静电纺丝法制备氮掺杂碳纳米复合材料负载NiS/NiO异质结复合材料：将步骤1)制得的浅绿色Ni2+/PVP溶胶，经过静电纺丝技术处理，得到的固体碳纤维薄膜材料，先经过在空气中250℃3h预氧化处理，然后在N2气氛下，以5℃/min的升温速率升温至600℃进行热处理，并在该温度下保持3h，然后冷却至室温，经过在空气气氛下300℃的氧化处理及以二十倍于样品质量的硫脲作为硫源，经过在350℃下的硫化气相沉积3h，即可得到最终产物。
实施例6
一种氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料的制备方法，包括以下步骤:
1)Ni2+/PVP混合溶胶的制备：称取1.0g PVP与6mL DMF和6mL C2H5OH溶液混合，加入0.25mmol的Ni(NO3)2·6H2O固体金属硝酸盐；在室温下经过机械搅拌12h，使其混合均匀，即可得到浅绿色Ni2+/PVP溶胶；
2)静电纺丝法制备氮掺杂碳纳米复合材料负载NiS/NiO异质结复合材料：将步骤1)制得的浅绿色Ni2+/PVP溶胶，经过静电纺丝技术处理，得到的固体碳纤维薄膜材料，先经过在空气中250℃3h预氧化处理，然后在N2气氛下，以5℃/min的升温速率升温至600℃进行热处理，并在该温度下保持3h，然后冷却至室温，经过在空气气氛下300℃的氧化处理及以二十倍于样品质量的硫脲作为硫源，经过在350℃下的硫化气相沉积3h，即可得到最终产物。
实施例7
一种氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料的制备方法，包括以下步骤:
1)Ni2+/PVP混合溶胶的制备：称取1.0g PVP与6mL DMF和6mL C2H5OH溶液混合，加入1.5mmol的Ni(NO3)2·6H2O固体金属硝酸盐；在室温下经过机械搅拌12h，使其混合均匀，即可得到浅绿色Ni2+/PVP溶胶；
2)静电纺丝法制备氮掺杂碳纳米复合材料负载NiS/NiO异质结复合材料：将步骤1)制得的浅绿色Ni2+/PVP溶胶，经过静电纺丝技术处理，得到的固体碳纤维薄膜材料，先经过在空气中250℃3h预氧化处理，然后在N2气氛下，以5℃/min的升温速率升温至600℃进行热处理，并在该温度下保持3h，然后冷却至室温，经过在空气气氛下300℃的氧化处理及以二十倍于样品质量的硫脲作为硫源，经过在350℃下的硫化气相沉积0.5h，即可得到最终产物。
实施例8
一种氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料的制备方法，包括以下步骤:
1)Ni2+/PVP混合溶胶的制备：称取1.0g PVP与6mL DMF和6mL C2H5OH溶液混合，加入1.5mmol的Ni(NO3)2·6H2O固体金属硝酸盐；在室温下经过机械搅拌12h，使其混合均匀，即可得到浅绿色Ni2+/PVP溶胶；
2)静电纺丝法制备氮掺杂碳纳米复合材料负载NiS/NiO异质结复合材料：将步骤1)制得的浅绿色Ni2+/PVP溶胶，经过静电纺丝技术处理，得到的固体碳纤维薄膜材料，先经过在空气中200℃3h预氧化处理，然后在N2气氛下，以5℃/min的升温速率升温至600℃进行热处理，并在该温度下保持3h，然后冷却至室温，经过在空气气氛下300℃的氧化处理及以二十倍于样品质量的硫脲作为硫源，经过在350℃下的硫化气相沉积1.0h，即可得到最终产物。
实施例9
一种氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料的制备方法，包括以下步骤:
1)Ni2+/PVP混合溶胶的制备：称取1.0g PVP与6mL DMF和6mL C2H5OH溶液混合，加入1.5mmol的Ni(NO3)2·6H2O固体金属硝酸盐；在室温下经过机械搅拌12h，使其混合均匀，即可得到浅绿色Ni2+/PVP溶胶；
2)静电纺丝法制备氮掺杂碳纳米复合材料负载NiS/NiO异质结复合材料：将步骤1)制得的浅绿色Ni2+/PVP溶胶，经过静电纺丝技术处理，得到的固体碳纤维薄膜材料，先经过在空气中300℃3h预氧化处理，然后在N2气氛下，以5℃/min的升温速率升温至600℃进行热处理，并在该温度下保持3h，然后冷却至室温，经过在空气气氛下300℃的氧化处理及以二十倍于样品质量的硫脲作为硫源，经过在350℃下的硫化气相沉积2.0h，即可得到最终产物。
实施例10
一种氮掺杂碳纳米纤维，碳纳米管负载NiS/NiO异质结材料的制备方法，包括以下步骤:
1)Ni2+/PVP混合溶胶的制备：称取1.0g PVP与6mL DMF和6mL C2H5OH溶液混合，加入1.5mmol的Ni(NO3)2·6H2O固体金属硝酸盐；在室温下经过机械搅拌12h，使其混合均匀，即可得到浅绿色Ni2+/PVP溶胶；
2)静电纺丝法制备氮掺杂碳纳米复合材料负载NiS/NiO异质结复合材料：将步骤1)制得的浅绿色Ni2+/PVP溶胶，经过静电纺丝技术处理，得到的固体碳纤维薄膜材料，先经过在空气中250℃3h预氧化处理，然后在N2气氛下，以5℃/min的升温速率升温至600℃进行热处理，并在该温度下保持3h，然后冷却至室温，经过在空气气氛下300℃的氧化处理及以二十倍于样品质量的硫脲作为硫源，经过在400℃下的硫化气相沉积4.0h，即可得到最终产物。
实施例11
与实施例1相同，不同之处在于：
所制得的PVP溶液中，PVP的质量分数为5％；程序升温的升温速率为1℃/min，热处理温度为400℃，时间为2h。
实施例12
与实施例1相同，不同之处在于：
所制得的PVP溶液中，PVP的质量分数为10％；程序升温的升温速率为20℃/min，热处理温度为1000℃，时间为4h。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于仅经过600℃高温炭化处理，其余实施条件不变。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅在于经过600℃高温炭化处理及在空气气氛下300℃的氧化处理，其余实施条件不变。
对比例3
本对比例与实施例1的区别仅在于不使用过渡金属，其余实施条件不变。
相应测试的析氧反应的LSV测试结果如图11所示，无金属的电催化材料表现出最负的起始还原电位和最小的电流密度，表现出最差的析氧性能；金属Ni或NiO制备得到的电催化材料均显示出较S掺杂NiO材料较差的析氧性能。总体的性能对比表现出NiS/NiO>NiO>Ni>C的顺序，对比例2的性能优于对比例1。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (7)
1.一种负载NiS/NiO异质结的氮掺杂碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备Ni2+/PVP混合溶胶；
S2、将所述Ni2+/PVP混合溶胶经过静电纺丝，得到固体碳纤维薄膜；
S3、将所述固体碳纤维薄膜先在空气气氛中预氧化后，依次进行惰性气氛下热处理、空气氛围下氧化处理和硫化气相沉积，得到所述负载NiS/NiO异质结的氮掺杂碳纳米复合材料；
所述Ni2+/PVP混合溶胶的制备方法为：将PVP溶解于DMF和乙醇的混合溶液中，得到PVP溶液；在所述PVP溶液中加入硝酸镍，搅拌混匀后，得到所述Ni2+/PVP混合溶胶；
步骤S3中，所述空气气氛中预氧化，是在200~300℃条件下进行预氧化；所述惰性气氛下热处理，是以1~20 oC/min的速率升温至600~1000℃，保温2~4 h。
2.根据权利要求1所述的负载NiS/NiO异质结的氮掺杂碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述PVP溶液中，PVP的质量分数为5~10 %。
3.根据权利要求1所述的负载NiS/NiO异质结的氮掺杂碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述Ni2+/PVP混合溶胶中，Ni2+的摩尔量为0.25~2.0 mmol。
4.根据权利要求1所述的负载NiS/NiO异质结的氮掺杂碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述空气氛围下氧化处理，是于200~500 ℃下保温0.5~3 h。
5.根据权利要求1所述的负载NiS/NiO异质结的氮掺杂碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，硫化气相沉积，将空气氛围下氧化处理的产物以硫脲作为硫源，在250~450 ℃下进行硫化气相沉积0.5~3 h。
6.一种由权利要求1~5任一项所述制备方法所制得的负载NiS/NiO异质结的氮掺杂碳纳米复合材料。
7.权利要求6所述的负载NiS/NiO异质结的氮掺杂碳纳米复合材料作为碱性析氧反应催化剂的应用。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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