一种复合析氢电催化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CN109046408A(43)申请公布日2018.12.21(21)申请号201810915648.X(22)申请日2018.08.13(71)申请人江苏华夏制漆科技有限公司地址212113江苏省镇江市丹徒区高资镇石马集镇申请人江苏大学(72)发明人谢吉民杨赛赛陈琳琳魏巍赵文通胡惠惠孙伟闫早学徐艳解宝盛(51)Int.Cl.B01J27/185(2006.01)B01J27/24(2006.01)C25B1/04(2006.01)C25B11/06(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种复合析氢电催化材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明属于电解水制氢领域，具体涉及一种复合析氢电催化材料的制备方法及应用。本发明制备复合析氢电催化材料的方法具体为：将聚乙烯吡咯烷酮与六水合硝酸钴分散在去离子水中，搅拌，得到混合溶液；水浴反应，将产物置于管式炉中煅烧后，自然冷却至室温，洗涤，得到钴单质@三维氮掺杂多孔碳材料；将上述制备的钴单质@三维氮掺杂多孔碳材料与磷源混合，置于管式炉中煅烧，将得到的产物洗涤、干燥，得到磷化钴@三维氮掺杂多孔碳复合析氢电催化材料。本发明采用两步合成法，制备方法易于操作，简单可行；所用原料储量丰富、价格低廉。本发明制备的复合析氢电催化材料具有三维多孔结构，在酸性、中性、碱性条件下都具有优良的电催化析氢性能。CN109046408ACN109046408A权利要求书1/1页1.一种复合析氢电催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备金属碳前驱体：将聚乙烯吡咯烷酮与六水合硝酸钴分散在去离子水中，搅拌，得到混合溶液；水浴反应，得到产物；将产物置于管式炉中煅烧后，自然冷却至室温，洗涤，得到钴单质@三维氮掺杂多孔碳材料；（2）磷化：将步骤（1）的钴单质@三维氮掺杂多孔碳材料与磷源混合，置于管式炉中煅烧，将得到的产物洗涤、干燥，得到磷化钴@三维氮掺杂多孔碳复合析氢电催化材料。2.根据权利要求1所述的复合析氢电催化材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述六水合硝酸钴与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为0.8-1.4。3.根据权利要求1所述的复合析氢电催化材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述搅拌时间为10min-30min；所述水浴温度为65℃-75℃，所述水浴时间为5h-7h。4.根据权利要求1所述的复合析氢电催化材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述煅烧温度为750℃-800℃，所述煅烧时间为40min-50min，升温速率为5℃min-1。5.根据权利要求1所述的复合析氢电催化材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述磷源为红磷。6.根据权利要求1所述的复合析氢电催化材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述钴单质@三维氮掺杂多孔碳材料与磷源的质量比为0.5-0.7。7.根据权利要求1所述的复合析氢电催化材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述煅烧温度为500℃-600℃，所述煅烧时间为1.5h-2.5h，升温速率为5℃·min-1。8.根据权利要求1所述的复合析氢电催化材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述干燥温度为80℃。9.如权利要求1-8任意一项所述的方法制备的复合析氢电催化材料，其特征在于，所述材料呈三维多孔碳纳米片网络结构，磷化钴纳米粒子均匀地嵌入碳纳米片，磷化钴粒径大小为5-10nm。10.根据权利要求9所述的复合析氢电催化材料用于电解水析氢。2CN109046408A说明书1/5页一种复合析氢电催化材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于电解水制氢领域，具体涉及一种复合析氢电催化材料的制备方法及应用，特别涉及一种磷化钴@三维氮掺杂多孔碳复合析氢电催化材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]随着能源危机及环境污染的日益加重，开发绿色能源、解决环境污染与能源危机问题是维持可持续发展的首要选择。我国主要能源为不可再生的化石燃料，能源结构单一而且化石燃料在燃烧的过程中释放的二氧化碳也是导致温室效应的元凶。目前的可再生能源主要有风能、太阳能、生物质能、氢能等。其中氢能是一种公认的理想燃料，其燃烧值是石油的3倍，最重要的是氢的燃烧产物只有水，是一种高效、清洁的能源。因此开发氢能是解决当前问题最有效的方法。[0003]目前最高效的电催化析氢反应（HER）催化剂依然是贵金属Pt，因贵金属的储量稀少，价格昂贵，仍然不能大规模生产及应用。所以开发能够替代贵金属Pt的非贵金属HER催化剂是解决这一难题的有效途径。磷化钴被证明是一种具有高活性HER催化剂，，又因其储量丰富且廉价，所以适合大规模生产应用，但是单体磷化钴往往易团聚，不利于活性位点的充分暴露，将其与合适