一種磷化鎳-磷化鈷空心微球復合物及其制備方法與應用技術

本發明專利技術屬于納米材料制備領域，公開了一種磷化鎳

【技術實現步驟摘要】
一種磷化鎳
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磷化鈷空心微球復合物及其制備方法與應用


[0001]本專利技術屬于納米材料制備領域，特別涉及一種磷化鎳
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磷化鈷空心微球復合物及其制備方法與應用。

技術介紹

[0002]傳統化石能源的過度開發和消耗，環境污染問題的日益突出，刺激了世界各國尋找綠色環保的新能源載體。氫能因具有零CO2排放和零污染等優點，被認為是傳統能源最具潛力的替代者之一。國際氫能委員會明確了氫能未來的愿景，指出在2060年之前，通過更大規模的普及，使氫能消耗量約占整個能源消耗量的20％，屆時氫能需求是現在的10倍，全年的CO2排放量較現在減少約60億噸。然而，大約95％的氫能是通過水蒸氣甲烷重整和煤炭氣化產生的，該過程會釋放CO2等廢氣污染環境。電解水制氫是一個完全碳中性的過程，被認為是一種可行且有前途的綠色技術。電解水制氫包含陰極的催化氫析出反應(HER)和陽極的催化氧析出反應(OER)。由于陰極氫析出反應的動力學緩慢，阻礙了電解水制備氫氣的發展。Pt基貴金屬電催化劑是最有效的HER電催化劑，但是因其價格昂貴和地球含量低，廣泛應用受到限制。
[0003]最近，非貴金屬催化劑由于其成本較低和優良的催化性能已經被廣泛用于HER。其中過渡金屬基化合物(金屬基硫化物、金屬基碳化物、金基氫氧化物、金屬基氮化物和金屬基磷化物)作為具有成本效益且有較好催化性能的電解水制備氫氣的電催化劑，已經引起了研究者們廣泛的研究興趣。在過渡金屬基化合物中，過渡金屬磷化物由于其價格低廉、化學穩定性好、物理化學性能優異、催化活性出色而受到研究者們的廣泛研究。
[0004]現有技術中還沒有磷化鎳
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磷化鈷空心微球復合物的報道。

技術實現思路

[0005]為了克服上述現有技術的缺點與不足，本專利技術的首要目的在于提供一種磷化鎳
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磷化鈷空心微球復合物的制備方法。
[0006]本專利技術另一目的在于提供上述方法制備的磷化鎳
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磷化鈷空心微球復合物。
[0007]本專利技術再一目的在于提供上述磷化鎳
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磷化鈷空心微球復合物的應用。
[0008]本專利技術的目的通過下述方案實現：
[0009]一種磷化鎳
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磷化鈷空心微球復合物的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
[0010](1)將異丙醇和去離子水混合后，得到溶液1；
[0011](2)將鈷源、鎳源和尿素加入溶液1中，均勻分散后得到溶液2；
[0012](3)將溶液2轉移到反應釜中，進行水熱反應，反應結束后經離心、洗滌和干燥后得到反應產物1，反應產物1為鎳鈷碳酸鹽氫氧化物前驅體，記為Ni
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Co pre；
[0013](4)將反應產物1和磷源置于管式爐中，在惰性氣體氛圍下煅燒后，經洗滌和干燥后得到反應產物2，反應產物2即為磷化鎳
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磷化鈷空心微球復合物，記為Ni2P
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CoP HSs。
[0014]優選的，步驟(1)所述的溶液1中，異丙醇和去離子水體積比為4:1。
[0015]優選的，步驟(2)中鈷源在溶液中的加入量為23.28～37.25g/L。
[0016]優選的，步驟(2)中鎳源在溶液中的加入量為9.30～37.25g/L。
[0017]優選的，步驟(2)中尿素在溶液中的加入量為192g/L。
[0018]優選的，步驟(3)中所述的水熱條件：水熱溫度為120℃，水熱時間為3～12h。
[0019]優選的，步驟(3)中所述的離心條件：轉速為8500r min
?1，離心時間為5min。
[0020]優選的，步驟(3)中所述的干燥溫度為60～80℃，干燥時間為6～12h。
[0021]優選的，步驟(4)反應產物1與磷源的質量比為1:5。
[0022]優選的，步驟(4)所述的煅燒條件：惰性氣氛為氮氣或氬氣，升溫速率為2.5℃/min，溫度為300℃，保溫時間為2h。
[0023]優選的，步驟(2)所述的鈷源為六水合硝酸鈷、四水合乙酸鈷和七水合硫酸鈷中的至少一種。
[0024]優選的，步驟(2)所述的鎳源為六水合硝酸鎳、四水合乙酸鎳和六水合硫酸鎳中的至少一種。
[0025]優選的，步驟(4)所述的磷源為次磷酸鈉，磷酸二氫鈉和磷酸二氫鉀中的至少一種。
[0026]8、權利要求1～7任一項所述磷化鎳
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磷化鈷空心微球復合物的制備方法制備的磷化鎳
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磷化鈷空心微球復合物。
[0027]9、權利要求8所述的磷化鎳
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磷化鈷空心微球復合物的直徑約為3
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4μm。
[0028]10、權利要求8所述的磷化鎳
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磷化鈷空心微球復合物在電解水催化劑領域中的應用。
[0029]本專利技術與現有技術對比，具有如下的優點及有益效果：
[0030]1.該專利技術原材料豐富，成本低，可在較低溫度條件下制備，制備工藝簡單，實驗周期短，重復性好。
[0031]2.本專利技術制備得到的Ni2P
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CoP HSs催化劑，在堿性和酸性電解液下均表現出優越的HER性能，分別在1.0M KOH和0.5M H2SO4電解液中，達到電流密度為10mA cm
?2時的過電勢(η
10
)分別為82mV和89mV和法拉第電流效率分別為98％和97％。Ni2P
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CoP HSs在堿性和酸性電解液中均表現出良好的電化學穩定性。
[0032]3.本專利技術制備的Ni2P
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CoP HSs的HER的催化活性中心歸因于，分級結構的Ni2P
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CoP HSs空心微球具有較大的比表面積、高效的電子傳輸路徑和豐富的異質結界面，使Ni2P
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CoP HSs在1.0M KOH和0.5M H2SO4電解液中均表現出優異的HER活性。
[0033]4.需要指出的是，本專利技術制得的磷化鎳
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磷化鈷空心微球復合物的結構與催化活性中心等都與其他專利技術不同。
[0034]5.本專利技術還公開了上述磷化鎳
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磷化鈷空心微球復合物作為析氫催化劑的應用。
附圖說明
[0035]圖1為實施例1制得的Ni2P
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CoP HSs和對比例1、2制得CoP和Ni2P的X
?
射線衍射圖譜。
[0036]圖2為實施例1制得的Ni2P
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CoP HSs氮氣吸附脫附等溫曲線(a)和孔徑分布圖(b)。
[0037]圖3為實施例1制得的Ni2P
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CoP HSs和對比例1、2制得CoP和Ni2P的X
?
射線光電子能
譜圖，其中，(a)為全譜圖，(b)為Ni 2p，(c)為Co 2p，(d)為P 2p的高本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種磷化鎳
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磷化鈷空心微球復合物的制備方法，其特征在于包括以下步驟：（1）將異丙醇和去離子水混合后，得到溶液1；（2）將鈷源、鎳源和尿素加入溶液1中，均勻分散后得到溶液2；（3）將溶液2轉移到反應釜中，進行水熱反應，反應結束后經離心、洗滌和干燥后得到反應產物1，反應產物1為鎳鈷碳酸鹽氫氧化物前驅體，記為Ni
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Co pre；（4）將反應產物1和磷源置于管式爐中，在惰性氣體氛圍下煅燒后，經洗滌和干燥后得到反應產物2，反應產物2即為磷化鎳
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磷化鈷空心微球復合物，記為Ni2P
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CoP HSs。2.根據權利要求1所述的磷化鎳
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磷化鈷空心微球復合物的制備方法，其特征在于：步驟（1）所述的溶液1中，異丙醇和去離子水體積比為4:1。3.根據權利要求1所述的磷化鎳
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磷化鈷空心微球復合物的制備方法，其特征在于：步驟（2）中鈷源在溶液中的加入量為23.28 ~ 37.25 g/L；步驟（2）中鎳源在溶液中的加入量為9.30 ~ 37.25 g/L；步驟（2）中尿素在溶液中的加入量為192 g/L。4.根據權利要求1所述的磷化鎳
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磷化鈷空心微球復合物的制備方法，其特征在于：步驟（3）中所述的水熱條件：水熱溫度為120℃，水熱時間為3~12 h；步驟（3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡朝霞，袁定勝，羅鍇芬，劉意儀，唐浩林，任志宇，袁黎明，王晗，
申請(專利權)人：佛山市高科合創科技有限公司，
類型：發明
國別省市：