一种VN/WN异质结复合材料及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113061924A(43)申请公布日2021.07.02(21)申请号202110433858.7(22)申请日2021.04.22(71)申请人陕西科技大学地址710021陕西省西安市未央大学园区(72)发明人黄剑锋李帅楠冯亮亮曹丽云何丹阳张晓肖婷陈俊生(74)专利代理机构西安众和至成知识产权代理事务所(普通合伙)61249代理人张震国(51)Int.Cl.C25B11/04(2021.01)C25B1/04(2021.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种VN/WN异质结复合材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种VN/WN异质结复合材料的制备方法，包括步骤一：按照质量比为(30～32)：(5～7)：(3～5)称取尿素、偏钒酸铵和二水合钨酸钠；步骤二：将上述原料机械混合后研磨，装入瓷舟中，将瓷舟置于管式炉中，并在两端各放两个炉塞；步骤三：排尽管式炉内空气，在惰性气氛下以5～10℃/min升温加热至700～900℃，保温120～180min；步骤四：保温结束后，冷却到室温，研磨黑色样品，得到目标产物VN/WN，本发明制备的VN/WN电催化剂，方法简单易行且对环境友好，适合工业化生产；本发明所提出的制备的电催化剂具有超小的过电势，在碱性介质中，10mA/cm2时，仅需要的过电势为93mV，在水裂解方面有很大的潜力。CN113061924ACN113061924A权利要求书1/1页1.一种VN/WN异质结复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：按照质量比为(30～32)：(5～7)：(3～5)称取尿素、偏钒酸铵和二水合钨酸钠；步骤二：将上述原料机械混合后研磨，装入瓷舟中，将瓷舟置于管式炉中，并在两端各放两个炉塞；步骤三：排尽管式炉内空气，在惰性气氛下以5～10℃/min升温加热至700～900℃，保温120～180min；步骤四：保温结束后，冷却到室温，研磨黑色样品，得到目标产物VN/WN。2.如权利要求1所述的VN/WN异质结复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤二中原料混合后在研钵中研磨30min。3.如权利要求1所述的VN/WN异质结复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中管式炉两端的两个炉塞间隔5cm放置。4.如权利要求1所述的VN/WN异质结复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤三中排尽管式炉内空气的方法为向管内通入惰性气体，继而进行4～6次抽气补气以排尽管内空气，最后一次补气后不再抽气。5.如权利要求4所述的VN/WN异质结复合材料的制备方法，其特征在于，所述的惰性气体为氩气，气流速率为20～40sccm。6.一种如权利要求1‑5所述的制备方法制备的VN/WN异质结复合材料。7.一种如权利要求6所述的VN/WN异质结复合材料的应用。2CN113061924A说明书1/3页一种VN/WN异质结复合材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于材料制备技术领域，涉及电催化剂的制备，具体涉及一种VN/WN异质结复合材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]近年来，研究人员对非贵金属催化剂十分重视，其中就包括了过渡金属氮化物。过渡金属氮化物是一种间隙化合物，具有良好的导电性、导热性和催化性能，在物理、化学和材料等领域有着广泛的应用，为探索新型电催化剂和能源存储材料提供了新思路，指引了新方向。[0003]电解水裂解制取氢气的关键是提高电催化过程中的反应活性。虽然贵金属催化剂被证实拥有杰出的产氢性能，但其高昂的成本以及匮乏的资源抑制了它的应用。所以人们致力于研究非贵金属催化剂，目前来说，非贵金属催化剂在催化活性，催化稳定性方面与贵金属催化剂相比还有很大的差距。一般来说，通过材料的设计合成或者优化修饰材料来提高材料的催化性能。氮化钒和氮化钨，作为典型的过渡金属氮化物，有类Pt的电子结构，高导电性，高熔点，低塔菲尔斜率，良好的稳定性，低成本以及含量丰富而受到人们的青睐[WangY,WangL,TongM,etal.Co‑VNEncapsulatedinBamboo‑LikeN‑DopedCarbonNanotubesforUltrahigh‑StabilityofOxygenReductionReaction[J].Nanoscale,2018,10(9):4311‑4319.]。单相的氮化物由于表面的自由能较高，在高温合成过程中很容易发生团聚，导致了较小的比表面积和较少的活性位点暴露，故表现出了无法令人满意的催化性能[StructurestabilizationeffectofconfigurationentropyincubicWN.[J].Physicalchemistrychemic