一种石墨烯/镍钴磷化物薄膜的制备方法及应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114959735A(43)申请公布日2022.08.30(21)申请号202210470336.9(22)申请日2022.04.28(71)申请人东华大学地址201620上海市松江区人民北路2999号(72)发明人巨安奇吴倩倩李坤明(74)专利代理机构成都方圆聿联专利代理事务所(普通合伙)51241专利代理师苟铭(51)Int.Cl.C25B1/04(2021.01)C25B11/065(2021.01)C25B11/075(2021.01)C01B32/184(2017.01)C01B32/194(2017.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种石墨烯/镍钴磷化物薄膜的制备方法及应用(57)摘要本发明中公开了一种石墨烯/镍钴磷化物薄膜的制备方法。本发明同时提供上述制备方法制备得到的石墨烯/镍钴磷化物薄膜及其在电解水自支撑电极材料中的应用。本发明制备的石墨烯/镍钴磷化物电极材料中，石墨烯表面褶皱少、结构缺陷少、石墨烯片层紧密堆积，有效提高石墨烯薄膜的柔性、力学及电学性能，有利于电解水过程中电子快速的传输；而蜂窝状结构的镍钴磷化物不仅为电解液的快速浸润提供了基础，而且大大增加了电解水化学活性位点，使得气体分子能够及时逸出，从而进一步提高了其电解水性能。CN114959735ACN114959735A权利要求书1/1页1.一种石墨烯/镍钴磷化物薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将天然石墨、浓硫酸、高锰酸钾、硝酸钠经氧化反应得到氧化石墨烯溶液，将氧化石墨烯溶液经真空抽滤及氢碘酸还原得到石墨烯薄膜；S2、将S1中的石墨烯薄膜和六水合硝酸镍、六水合硝酸钴、甲醇、去离子水、尿素进行溶剂热反应得到石墨烯/镍钴氢氧化物薄膜；S3、将S2中的石墨烯/镍钴氢氧化物薄膜经次亚磷酸钠高温磷化后，得到石墨烯/镍钴磷化物薄膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1中天然石墨的片层大小为1～7μm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1中天然石墨、浓硫酸、高锰酸钾、硝酸钠的质量比为1：42：3：0.5。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S2中石墨烯薄膜、六水合硝酸镍、六水合硝酸钴、甲醇、去离子水和尿素的质量比为0.02：0.029～0.262：0.029～0.262：12.8：8：0.5。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S2中溶剂热反应的温度为100～140℃，时间为8～12h，升温速率为2～6℃/min。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S3中次亚磷酸钠与石墨烯/镍钴氢氧化物薄膜的质量比为25：1。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷化的温度为100～400℃，时间为1～5h，升温速率为1～5℃/min。8.如权利要求1‑7任一项所述制备方法制备得到的石墨烯/镍钴磷化物薄膜。9.如权利要求8所述的石墨烯/镍钴磷化物薄膜在电解水自支撑电极材料中的应用。2CN114959735A说明书1/5页一种石墨烯/镍钴磷化物薄膜的制备方法及应用技术领域[0001]本发明涉及电极材料领域，尤其涉及一种石墨烯/镍钴磷化物薄膜的制备方法及应用。背景技术[0002]随着化石燃料的逐渐枯竭和环境污染问题的日益加剧，需要探索出一条获取可持续能源的途径，氢能由于其高能量密度，可再生性和高清洁度，被认为是目前替代化石燃料的最具潜力的能源之一。水电解的析氢反应(HER)通常被认为是一种有前途的生产氢能的方法，关键是要寻求廉价、高效、稳定的电催化剂。铂(Pt)基催化剂被认为是酸性条件下优良的析氢催化剂，但其成本高，应用范围窄，无法在实际生产中得到广泛应用。为了克服这些缺陷，有必要设计低成本，高效率的电化学催化剂，以替代Pt基催化剂。在各种非贵金属基电催化剂中，如过渡金属合金，碳化物，硫化物，氧化物，硒化物和磷化物，过渡金属磷酸盐(TMP)由于其在HER和析氧反应(OER)中的独特活性而被广泛研究。TMP作为加氢脱硫活性中心的优异性能和类似的氢化酶催化激发了它们在HER中的应用。结果表明，金属和磷位点在催化过程中可以转移氢化物和质子，这为HER的TMPs提供了优异的性能。在典型的HER金属火山图中，钴(Co)和镍(Ni)被认为是高效HER中的潜在元素，主要是因为它们具有与Pt相似的近乎中性的氢吸附能。但是，很难通过调节它们的化学合成平衡吸收和解吸中间体，因此大多数单金属基电催化剂的固有活性比较有限。中性ΔGH*是通过改变催化剂的组成而获得的，例如两种或两种以上过渡金属的组合，它被认为是调节催化剂表面性质和优化其催化活性的有效策略。磷化钴(NiCoP)作为单晶双金属磷化物，含有HER的三种常见活性