一种钴-氮-掺杂碳包覆纳米磷化钴电催化剂的制备方法.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CN112331860A(43)申请公布日2021.02.05(21)申请号202011363815.8(22)申请日2020.11.28(71)申请人泰州市海创新能源研究院有限公司地址225300江苏省泰州市海陵区新能源产业园区姚家路22号4楼401室(72)发明人杨石榴代晨晨薛晓熠李国春连加彪(51)Int.Cl.H01M4/86(2006.01)H01M4/90(2006.01)H01M12/08(2006.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种钴-氮-掺杂碳包覆纳米磷化钴电催化剂的制备方法(57)摘要一种钴‑氮‑掺杂碳包覆纳米磷化钴电催化剂的制备方法，包括以下步骤：a将碳源分子溶于水形成溶液A；加入钴盐和磷源形成溶液B；b以商业化的三聚氰胺泡沫为骨架和氮源，将其浸泡于溶液B中，将饱和吸附溶液的三聚氰胺泡沫取出后进行干燥处理，得到含钴、磷、碳源的三聚氰胺泡沫前驱体；c将步骤b得到的前驱体放入管式炉中，在惰性气体氛围下高温退火，得碳化产物；d将步骤c中的碳化产物粉碎，经酸、水、醇洗和干燥后得到嵌有Co2P纳米颗粒的钴‑氮掺杂碳材料。本发明制备过程简单，磷源的引入不仅可以对碳基材料进行造孔和提升缺陷度，还可以和钴金属形成碳包覆的磷化钴纳米颗粒，有助于材料电催化ORR、OER性能的同步提升。CN112331860ACN112331860A权利要求书1/1页1.一种钴-氮-掺杂碳包覆纳米磷化钴电催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（a）将碳源分子溶于水形成溶液A；再加入钴盐和磷源形成溶液B；（b）三聚氰胺泡沫为骨架和氮源，将其浸泡于溶液B中，将饱和吸附溶液的三聚氰胺泡沫取出后进行干燥处理，得到含钴、磷、碳源的三聚氰胺泡沫前驱体；（c）将步骤（b）得到的前驱体放入管式炉中，在惰性气体氛围下高温退火，得到碳化产物；（d）将步骤（c）中的碳化产物粉碎，经过酸、水、醇洗和干燥后得到嵌有Co2P纳米颗粒的钴-氮掺杂碳材料。2.如权利要求1所述的一种钴-氮-掺杂碳包覆纳米磷化钴电催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（a）中，所述碳源分子为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、葡萄糖或柠檬酸中的一种；所述钴盐为氯化钴、硝酸钴及其水合物；所述磷源为植酸、磷酸、磷酸三乙酯。3.如权利要求1所述的一种钴-氮-掺杂碳包覆纳米磷化钴电催化剂的制备方法，其特征在于：所述碳源分子为聚乙烯醇，所述钴盐为六水合硝酸钴，所述磷源为植酸。4.如权利要求1所述的一种钴-氮-掺杂碳包覆纳米磷化钴电催化剂的制备方法，其特征在于：所述溶液A中碳源分子的质量分数在2～5wt.%之间；所述溶液B中钴盐中钴的摩尔量与磷源中磷的摩尔量的比例控制在1:1～1:2之间。5.如权利要求1所述的一种钴-氮-掺杂碳包覆纳米磷化钴电催化剂的制备方法，其特征在于：所述溶液A中碳源分子的质量分数为5wt.%；所述溶液B中钴盐中钴的摩尔量与磷源中磷的摩尔量的比例为1：1。6.如权利要求1所述的一种钴-氮-掺杂碳包覆纳米磷化钴电催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（b）中，所述三聚氰胺泡沫为块状成品；所述干燥处理方法为自然干燥、鼓风干燥或蒸发干燥。7.如权利要求1所述的一种钴-氮-掺杂碳包覆纳米磷化钴电催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（c）中，所述惰性气体氛围为氩气或氮气；所述高温退火过程是指以5～10度/分钟的升温速率升温到800～1000度，并保持1～2小时。8.如权利要求1所述的一种钴-氮-掺杂碳包覆纳米磷化钴电催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（c）中，所述惰性气体氛围为氮气；所述高温退火过程是指以5度/分钟的升温速率升温到900度，并保持1小时。9.如权利要求1所述的一种钴-氮-掺杂碳包覆纳米磷化钴电催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（d）中，所述粉碎过程为研磨；所述酸洗过程用到的酸为盐酸、硫酸、硝酸中的一种；洗涤过程为超声-离心或搅拌-抽滤；干燥处理为自然干燥、鼓风干燥或蒸发干燥。2CN112331860A说明书1/5页一种钴-氮-掺杂碳包覆纳米磷化钴电催化剂的制备方法技术领域[0001]本发明涉及能源储存及转化领域，特别涉及一种钴-氮-掺杂碳包覆纳米磷化钴复合双功能电催化剂的制备方法。背景技术[0002]金属-空气电池作为新型能源储存及转换装置因具有能量密度高、稳定性佳、安全性强、环境友好等优点而引起研究者的广泛关注。其中，氧还原反应和氧析出反应是金属-空气电池充放电过程中的两个重要电极反应。然而由于受到4电子缓慢动力学限制，因此需要使用电催化剂来提高电池的能量转换效率和循环寿命。目前，对于氧还原反应来说，商业化的铂基贵金属基催化剂具