氮磷掺杂碳包覆的氧化钨/碳复合析氢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CN106853375A(43)申请公布日2017.06.16(21)申请号201610912887.0(22)申请日2016.10.19(71)申请人广西大学地址530004广西壮族自治区南宁市西乡塘区大学路100号(72)发明人尹诗斌陆家佳荆胜羽沈培康(74)专利代理机构广西南宁公平知识产权代理有限公司45104代理人覃现凯(51)Int.Cl.B01J27/24(2006.01)C25B1/04(2006.01)C25B11/06(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称氮磷掺杂碳包覆的氧化钨/碳复合析氢电催化剂的制备方法(57)摘要氮磷掺杂碳包覆的氧化钨/碳复合析氢电催化剂的制备方法，步骤如下：配制磷钨酸溶液，然后向磷钨酸溶液中加入碳基底材料，超声搅拌分散得到悬浊液，再向悬浊液中缓慢加入含氮的前驱体溶液，搅拌均匀后移至恒温油浴锅中磁力搅拌反应，过滤清洗，然后真空干燥得到固体粉末，接着将固体粉末置于坩埚中用管式炉煅烧，煅烧后研磨即得。本发明制备工艺简单，成本低廉，在0.5摩尔/升硫酸溶液中其电催化析氢性能与20wt％的商业Pt/C催化剂性能相当，当过电位为94mV时，还原电流密度达到60mA/cm2。此催化剂可广泛应用于电化学制氢领域，为氢气的大规模制备奠定了技术基础。CN106853375ACN106853375A权利要求书1/1页1.氮磷掺杂碳包覆的氧化钨/碳复合析氢电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：配制磷钨酸溶液，然后加入碳基底材料，超声搅拌分散得到悬浊液，再向悬浊液中缓慢加入含氮的前驱体溶液，搅拌均匀后移至20～80摄氏度的恒温油浴锅中磁力搅拌反应2～24小时，过滤清洗，然后真空干燥得到固体粉末，接着将固体粉末置于坩埚中用管式炉煅烧，煅烧温度为800～1000摄氏度，煅烧后研磨即得，磷钨酸溶液和含氮的前驱体溶液的溶剂为水或乙醇，磷钨酸溶液的浓度为0.5～5克/升，含氮的前驱体溶液的浓度为1～100微克/毫升，磷钨酸与含氮的前驱体的摩尔比是2∶1～16，碳基底材料的加入量是磷钨酸与含氮的前驱体质量之和的1～10倍，所述管式炉中排尽空气，通入氢气与惰性气体的混合气体。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，超声搅拌分散的时间为10～60分钟。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，含氮的前驱体溶液以10～60微升/秒的滴加速度加入悬浊液中。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在氢气与惰性气体的混合气体中，氢气的体积分数为5～100％。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，管式炉煅烧时，以1～20摄氏度/分钟的速度从室温加热到800～1000摄氏度的煅烧温度，然后保持800～1000摄氏度条件下煅烧1～5小时，再自然冷却至室温。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳基底材料为碳黑、碳纳米管、碳纤维、活性炭纤维、碳纳米棒、石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、活性炭、多孔碳或碳材料。7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，含氮的前驱体为吡啶、吡咯、尿素、苯胺、N-甲基苯胺、N，N-二甲基苯胺、N-乙基苯胺、N，N-二乙基苯胺、二苯胺、盐酸苯胺、二氧二甲基嘌呤、苯丙氨酸、2-羟基吡啶、2-氨基吡啶、2-甲基吡啶、3-氨基吡啶、4-甲基吡啶、五氯吡啶、3-氯吡啶、3-氟吡啶、3-溴吡啶、2，3-二氨基吡啶、2-氨基-3-氯吡啶、2-吡咯烷酮、2-吡咯羧酸、3-乙酰基-2，4-二甲基吡咯、羟乙基吡咯烷酮、2-乙酰基吡咯、1-甲基吡咯、四氢吡咯、吡咯-2-羧酸乙酯、2，4-二甲基吡咯、4-乙酰吡啶、2-乙酰吡咯和N-甲基吡咯中任意一种。2CN106853375A说明书1/4页氮磷掺杂碳包覆的氧化钨/碳复合析氢电催化剂的制备方法技术领域[0001]本发明属于电化学催化领域，具体是一种氮磷掺杂碳包覆的氧化钨/碳复合析氢电催化剂的制备方法。背景技术[0002]目前，能源的主要来源是化石燃料，但是化石燃料储量有限并且在使用的过程中会造成严重的环境污染，急需开发清洁的可再生能源代替传统的化石能源。氢气具有清洁、高效，且可再生等优点，成为化石燃料的最佳替代品。在多种制氢的方法中，电解水制氢因工艺简单，无污染，且所得到的氢气纯度很高而受到广泛关注。经过数十年的研究，虽然电解水制氢技术已经取得了长足的进步，但是如何进一步降低电解水成本仍然是一个巨大的挑战。尽管铂基催化材料已经被证明是十分有效的析氢电催化剂，然而铂的价格昂贵并且储量稀少，极大的限制了铂基电催化剂的大规模应用。因此，研究者将注意力转移到研发成本低廉且性能与铂基电催化剂相接近的非贵金属电催化剂。非贵金属电催化剂的优点是成本低，来源较为广泛，但存