一种磷化钴纳米片阵列三功能催化剂的制备方法及其应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115364879A(43)申请公布日2022.11.22(21)申请号202211115326.X(22)申请日2022.09.14(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫街200号(72)发明人单丹徐莲花车鹏程宫雨晓(74)专利代理机构广州海藻专利代理事务所(普通合伙)44386专利代理师张大保(51)Int.Cl.B01J27/185(2006.01)C01B25/08(2006.01)H01M4/88(2006.01)H01M4/90(2006.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称多，表现出优异的三功能特性，有效降低了其一种磷化钴纳米片阵列三功能催化剂的制ORR、OER和HER过电位。备方法及其应用(57)摘要本发明涉及一种磷化钴纳米片阵列三功能催化剂的制备方法及其应用，包括：将氨基三亚甲基膦酸(ATMP)加入完全溶解三聚氰胺热水溶液中，形成超分子凝胶前驱体。随后，将钴盐添加到上述超分子凝胶前驱体溶液中反应得到粉红色产物；将产物进一步置于管式炉中，在保护气气氛下，高温煅烧，得到磷化钴纳米片阵列三功能催化剂。本发明提出了一个简单的“路易斯酸碱相互作用”策略，路易斯酸ATMP作为质子供体，路易斯碱三聚氰胺作为质子供体。ATMP和三聚氰胺通过氢键结合，大大削弱了Co2+和ATMP的强螯合能力。在高温煅烧过程中，富碳的三聚氰胺配体将使钴有机磷配位聚合物置于强还原气氛中，以达到原位磷化的目的，避免了金属磷酸盐颗粒的形成和聚集，制备方法简单高效。同时制备出的磷化钴呈纳米片阵列，比表面高，电解液与磷CN115364879A化钴的接触面积更大，参与催化的活性位点更CN115364879A权利要求书1/1页1.一种磷化钴纳米片阵列三功能催化剂的制备方法，其特征在于，包括：步骤一：将三聚氰胺在一定温度下溶解于去离子水中，直到形成透明溶液；步骤二：向上述溶液中加入一定量的氨基三亚甲基膦酸(ATMP)并搅拌一定的时间，当混合物自然冷却到室温时，形成了超分子凝胶前驱体；步骤三：将钴盐添加到步骤二获得的超分子凝胶前驱体溶液中并继续搅拌一定的时间，离心、干燥得到粉红色产物；步骤四：将步骤三形成的粉红色产物置于管式炉中，在保护气气氛下，高温煅烧，得到磷化钴纳米片阵列三功能催化剂。2.根据权利要求1所述的一种磷化钴纳米片阵列三功能催化剂的制备方法，其特征在于：步骤一中，三聚氰胺的摩尔体积范围为0.2～0.3mol/L，温度介于80‑100℃之间。3.根据权利要求1所述的一种磷化钴纳米片阵列三功能催化剂的制备方法，其特征在于：步骤二中，ATMP水溶液的质量浓度为50wt.％～75wt.％，加入的ATMP的体积范围为0.8～1.0mL。4.根据权利要求1所述的一种磷化钴纳米片阵列三功能催化剂的制备方法，其特征在于：步骤二中，搅拌的时间为3‑5min。5.根据权利要求1所述的一种磷化钴纳米片阵列三功能催化剂的制备方法，其特征在于：步骤三中，钴盐可以是Co(NO3)2·6H2O、CoCl2和Co(C2H3O2)2中的一种，加入的钴盐的摩尔量范围为1～2mmol。6.根据权利要求1所述的一种磷化钴纳米片阵列三功能催化剂的制备方法，其特征在于：步骤三中，搅拌的时间为3‑10min。7.根据权利要求1所述的一种磷化钴纳米片阵列三功能催化剂的制备方法，其特征在于：步骤四中，保护气氛可以是氮气、氩气中的一种。8.根据权利要求1所述的一种磷化钴纳米片阵列三功能催化剂的制备方法，其特征在于：步骤四中，煅烧温度介于900～950℃，升温速率为3～5℃/min，保温时间为2～3h。9.根据权利要求1所述的一种磷化钴纳米片阵列三功能催化剂的制备方法，一个简单的“路易斯酸碱相互作用”的策略被提出，易斯酸ATMP作为质子供体，路易斯碱三聚氰胺作为质子供体。ATMP和三聚氰胺通过氢键结合，大大削弱了Co2+和ATMP的强螯合能力。在高温煅烧过程中，富碳的三聚氰胺配体将使钴有机磷配位聚合物置于强还原气氛中，以达到原位磷化的目的。10.一种磷化钴纳米片阵列三功能催化剂，其特征在于，磷化钴纳米片阵列三功能催化剂由权利要求1‑7任一所述的制备方法制备得到。11.一种权利要求1‑7任一所述的制备方法制备得到的一种磷化钴纳米片阵列三功能催化剂的应用，其特征在于，所述的一种磷化钴纳米片阵列三功能催化剂用作碱性电解液中氧还原、析氧和酸性电解液中析氢反应。2CN115364879A说明书1/5页一种磷化钴纳米片阵列三功能催化剂的制备方法及其应用技术领域[0001]本发明属于新能源材料技术领域，具体涉及一种磷化钴纳米片阵列三功能催化剂的制备方法及其应用。背景技术[000