泡沫镍自支撑FeCo磷化物电催化剂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CN112774704A(43)申请公布日2021.05.11(21)申请号201911086064.7(22)申请日2019.11.07(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人岳玉娟李方朱玉梅(74)专利代理机构天津创智天诚知识产权代理事务所(普通合伙)12214代理人王秀奎(51)Int.Cl.B01J27/185(2006.01)C25B1/04(2021.01)C25B11/091(2021.01)C25B11/061(2021.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称泡沫镍自支撑FeCo磷化物电催化剂及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开泡沫镍自支撑FeCo磷化物电催化剂及其制备方法和应用，将泡沫镍依次通过盐酸、去离子水、无水乙醇超声处理，干燥后备用；将可溶性钴盐、可溶性铁盐混合得到水溶液，将泡沫镍垂直放入聚四氟乙烯容器中进行水热反应，得到FeCo氢氧化物；将FeCo氢氧化物与提供元素磷的盐放置到石英舟中，将石英舟放置于管式炉进行磷化处理，得到泡沫镍自支撑FeCo磷化物催化材料。本发明所制备的催化剂在电催化产氧反应中实现50mA/cm2的电流密度所需过电位仅205‑250mv，与其他传统非贵金属催化剂相比具有更好的催化活性，同时具有优异的长期稳定性，此制备方法的优点在于操作简便，耗时较短，具有较好的经济性和环保性。CN112774704ACN112774704A权利要求书1/2页1.泡沫镍自支撑FeCo磷化物电催化剂，其特征在于，按照下述步骤进行：步骤1，将可溶性钴盐、可溶性铁盐、尿素和氟化铵置于去离子水中并均匀分散，，以得到混合水溶液，元素钴和铁的摩尔比为(1—4)：1，由元素钴和铁组成的金属总物质的量、尿素和氟化铵的摩尔比为(2—3)：(6—10)：(7—8)；步骤2，将泡沫镍浸泡在步骤1制备得到的混合水溶液中进行浸渍后，在120—150摄氏度进行水热反应5—10小时，以得到泡沫镍自支撑FeCo氢氧化物；步骤3，将步骤2制备的泡沫镍自支撑FeCo氢氧化物与提供元素磷的盐分别装载在两个方舟中并置于管式炉中，在惰性保护气体氛围中自室温20—25摄氏度升温至300±20摄氏度并保温1—5小时后，自然降至室温20-25℃，即得到泡沫镍自支撑FeCo磷化物电催化剂；提供元素磷的盐为NaH2PO2、Na3PO4、Na2HPO2、NaH2PO3、NaH2PO4、Na2HPO3、Na2HPO4及其水合盐；泡沫镍自支撑FeCo氢氧化物与提供元素磷的盐的质量比为(1—5)：(1000—1500)，沿惰性保护气体流向，提供元素磷的盐置于泡沫镍自支撑FeCo氢氧化物的上游。2.根据权利要求1所述的泡沫镍自支撑FeCo磷化物电催化剂，其特征在于，在步骤1中，可溶性钴盐为六水合硝酸钴、硝酸钴、氯化钴；可溶性铁盐为九水合硝酸铁、硝酸铁、氯化铁、硫酸铁。3.根据权利要求1所述的泡沫镍自支撑FeCo磷化物电催化剂，其特征在于，在步骤1中，元素钴和铁的摩尔比为(3—4)：1；由元素钴和铁组成的金属总物质的量、尿素和氟化铵的摩尔比为2：(6—8)：(7.5—8)。4.根据权利要求1所述的泡沫镍自支撑FeCo磷化物电催化剂，其特征在于，在步骤2中，水热反应温度为130—150℃，反应时间为6—8h。5.根据权利要求1所述的泡沫镍自支撑FeCo磷化物电催化剂，其特征在于，在步骤3中，惰性保护气体氛围为氮气、氦气或者氩气，气体流速为15-30mL/min；自室温20—25摄氏度以1—5℃/min的升温速率升温至300±20摄氏度并保温1—3小时后，自然降至室温20-25℃；提供元素磷的盐为NaH2PO2·H2O，泡沫镍自支撑FeCo氢氧化物与提供元素磷的盐的质量比为(3—5)：1500。6.泡沫镍自支撑FeCo磷化物电催化剂的制备方法，其特征在于，按照下述步骤进行：步骤1，将可溶性钴盐、可溶性铁盐、尿素和氟化铵置于去离子水中并均匀分散，，以得到混合水溶液，元素钴和铁的摩尔比为(1—4)：1，由元素钴和铁组成的金属总物质的量、尿素和氟化铵的摩尔比为(2—3)：(6—10)：(7—8)；步骤2，将泡沫镍浸泡在步骤1制备得到的混合水溶液中进行浸渍后，在120—150摄氏度进行水热反应5—10小时，以得到泡沫镍自支撑FeCo氢氧化物；步骤3，将步骤2制备的泡沫镍自支撑FeCo氢氧化物与提供元素磷的盐分别装载在两个方舟中并置于管式炉中，在惰性保护气体氛围中自室温20—25摄氏度升温至300±20摄氏度并保温1—5小时后，自然降至室温20-25℃，即得到泡沫镍自支撑FeCo磷化物电催化剂；提供元素磷的盐为NaH2PO2、Na3PO4、Na2HP