一种纳米片状铁掺杂磷化镍的制备及电催化氮还原应用.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CN109876835A(43)申请公布日2019.06.14(21)申请号201910241156.1B82Y40/00(2011.01)(22)申请日2019.03.28C25B1/00(2006.01)C25B11/06(2006.01)(71)申请人济南大学地址250022山东省济南市市中区南辛庄西路336号(72)发明人孙旭郭成英高令峰马晓晶李石晶于笑妍阴世新魏琴(74)专利代理机构济南誉丰专利代理事务所(普通合伙企业)37240代理人李茜(51)Int.Cl.B01J27/185(2006.01)B01J37/08(2006.01)B01J37/28(2006.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书1页说明书7页(54)发明名称一种纳米片状铁掺杂磷化镍的制备及电催化氮还原应用(57)摘要鉴于人们对氨的大量需求以及哈伯-博施法苛刻的反应条件、低转化率使氨的简易制备成为当今世界发展的重大难题。因此，常温、常压下电催化氮气饱和的电解液实现氮还原制氨的研究备受关注。本发明提供了一种纳米片状铁掺杂磷化镍纳米粉体的制备方法及其电催化氮还原应用。首先，在反应溶液中加入特定比例的铁源、镍源试剂，加热反应得到铁镍前驱物纳米粉体；然后，将铁镍前驱物纳米粉体置于特定氮气流速的管式炉中进行磷化反应，最终得到纳米片状铁掺杂磷化镍纳米粉体。纳米片状铁掺杂磷化镍纳米粉体在电催化氮还原（NRR）领域表现出优异的催化活性，-0.3V（相对标准氢电极）下氨产率高达–1–1到70.6µghmgcat.，法拉第效率达到6.5%。CN109876835ACN109876835A权利要求书1/1页1.一种纳米片状铁掺杂磷化镍纳米粉体的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：（1）在反应溶液中加入铁、镍源试剂制得铁镍预反应液，加热预反应液一定时间，自然冷却，离心，洗涤，真空干燥后得到铁镍前驱物纳米粉体；（2）将磷化试剂置于管式炉进气口一侧、铁镍前驱物纳米粉体置于管式炉出气口一侧，固定氮气流速、煅烧温度进行一定时间的磷化反应，得到纳米片状铁掺杂磷化镍纳米粉体。2.根据权利要求1所述的一种纳米片状铁掺杂磷化镍纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，反应溶液为柠檬酸三钠与尿素的水溶液，其中柠檬酸三钠与尿素的摩尔比为1:140。3.根据权利要求1所述的一种纳米片状铁掺杂磷化镍纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，铁源试剂为九水合硝酸铁、乙酰丙酮铁、六水合三氯化铁、硫酸铁、六水合硫酸铁铵，铁镍预反应液中铁的浓度为0.005~0.03mol/L。4.根据权利要求1所述的一种纳米片状铁掺杂磷化镍纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，镍源为六水合氯化镍、六水合硫酸镍、六水合硝酸镍、乙酰丙酮镍、乙酸镍，铁镍预反应液中镍浓度为0.02~0.20mol/L。5.根据权利要求1所述的一种纳米片状铁掺杂磷化镍纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，铁源与镍源的摩尔比为1~2:5~10。6.根据权利要求1所述的一种纳米片状铁掺杂磷化镍纳米粉体的制备方法，其特征在oCo于，所述步骤（1）中，镍铁预反应液反应温度为120~170C，反应时间为12~36h。7.根据权利要求1所述的一种纳米片状铁掺杂磷化镍纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，用到的磷化试剂为次亚磷酸钠，磷化试剂与铁镍前驱物纳米粉体的质量比为1~4:20~80；氮气流速为10~50mL/min。8.根据权利要求1所述的一种纳米片状铁掺杂磷化镍纳米粉体的制备方法，其特征在oo于，所述步骤（2）中，铁镍前驱物纳米粉体在管式炉中的磷化温度为300C~600C，磷化o时间为1~6h，升温速率为2C/min。9.一种纳米片状铁掺杂磷化镍纳米粉体的制备及电催化氮还原应用，其特征在于，采用三电极系统进行测试，在电化学工作站上进行电催化氮还原性能测试，以涂有纳米片状铁掺杂磷化镍纳米粉体的碳纸为工作电极，以碳棒为对电极，以Ag/AgCl电极为参比电极；以0.1mol/L盐酸溶液为电解液；以H型玻璃电解槽为电解反应装置。2CN109876835A说明书1/7页一种纳米片状铁掺杂磷化镍的制备及电催化氮还原应用技术领域[0001]本发明涉及无机纳米粉体的制备及应用领域，具体涉及一种基于水热法制备纳米片状铁掺杂磷化镍纳米粉体的方法及其在电催化氮还原领域的应用。背景技术[0002]随着科学技术的发展，人们对能源的需求以及依赖性越来越高，开发新型能源以及储能材料备受关注。氨作为一种高效的能量载体（重量氢密度为17.8%）并且无二氧化碳排放成为便于运输的能源。此外，随着人口数量的急剧增长，当今世界对肥料的需求与日俱增。哈伯