[發明專利]一種磷化鎳納米薄膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610177542.5
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN105926021B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 盧小泉;嚴小雨;馬琴;李文奇;王彩荷;張靜;馬巧玲;寧星銘
• 申請（專利權）人: 西北師范大學
• 主分類號: C25D11/34
• 分類號: C25D11/34;C25B11/06;C25B1/04;B01J27/185;C01B25/08
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司11249
• 代理人: 呂玉博

技術領域

本發明屬于納米材料技術領域，具體涉及一種磷化鎳納米薄膜及其制備方法和應用。

背景技術

納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1～100nm)或由它們作為基本單元構成的材料，這大約相當于10～100個原子緊密排列在一起的尺度。納米材料按維度可以分為三維材料，二維材料以及零維材料。納米材料在近十年因為在微觀尺度表現出特殊的性能受到各個領域廣泛的研究。其中在材料化學，物理，生物科學，新能源科學以及計算科學也有相關的理論研究。

當今世界大量消耗化石燃料，導致了化石燃料即將面臨著枯竭的危機，所以開發新能源是現在研究刻不容緩的問題。其中新能源包括太陽能，風能，水能，熱能，核能以及生物能等。而氫氣是一種高熱值，清潔的能源。因為地球上有大量的水存在，可以作為制備氫氣的原料來源，所以氫氣具有作為今后主要能源的巨大潛力。要將水分子制備為氫氣，所要做的就是在低的活化能條件下將水分子中的氫氧鍵斷開。因此尋找一種高效耐用的催化劑對于電解水析氫是迫切需要的。另外眾所周知的在析氫催化方面，貴金屬表現出了優異的性能而受到廣泛的研究，但受限于貴金屬資源的稀有性以及高花費的缺點，要想利用貴金屬催化劑解決我們所面臨的能源問題無疑是不現實的。所以當今的研究熱點聚焦于制備高效而穩定的非貴金屬催化劑。而材料在納米尺度下通常表現出奇特的性能，故很多學者研究制備納米尺度的非貴金屬催化劑，以期于制備出高效而穩定的析氫催化劑。通過制備高效穩定的催化劑來進一步解決能源問題。

氫能具有來源廣泛，儲量豐富、性質優越等優點，而被認為是二十一世紀的理想的清潔能源。具體為：

(1)安全環保

氫氣分子量為2，是空氣的1/14，因此，氫氣泄漏于空氣中會自動逃離地面，不會形成聚集。而其他燃油燃氣均會聚集地面而構成易燃易爆危險。無毒無味，不會造成人體中毒，燃燒產物僅為水，不污染環境。

(2)儲量豐富，熱值高

氫元素是自然界最普遍存在的元素，據估計宇宙質量的75％都是由它構成，氫主要是以化合物的形態貯存于水中，而水是地球上最多的物質。據推算，如果把水中的氫完全提取出來制備成為氫氣，它燃燒產生的總熱量比燃燒地球上所有的化石燃料放出的熱量還大9000倍還大。除核燃料外，氫氣的發熱值是所有化工燃料、生物燃料和化石燃料中最高的，為142.351kJ/kg，發熱值是汽油的3倍。

(3)自動再生

氫氣和氧氣通過化學反應，產物為無污染的水，同時釋放出大量的能量，用于轉化為電能，機械能，熱能等。其中產物的水又可以通過電解或光解轉化為氫氣。整個過程簡單，無污染。

(4)可廣泛的使用

繼1976年5月美國開發了一種氫燃料的車輛后，日本也成功地開發了一種液態氫燃料汽車；20世紀70年代末，德國梅賽德斯-奔馳汽車公司測試的氫燃料汽車，只需要五公斤的氫燃料，汽車可以行駛110公里。液態氫也可以作為飛機、汽車的燃料，還可以作為火箭以及導彈的燃料。美國的登月計劃“阿波羅”號飛船和中國的第一顆人造衛星發射所用的長征運載火箭，都是使用液態氫作為燃料。日經BP清潔技術研究所推測，到2050年全球氫基礎設施的市場規模將達到約16萬億日元(1.3萬億美元)。氫能源可以通過燃燒釋放化學能，也可以通過燃料電池轉化為電能，還可以應用于核聚變。據美國能源部(DOE)新能源開發中心調查，在過去5年里，全世界的工業化國家對氫能源的開發投入年平均遞增率是20.5％。這些都表現出氫能源不管在軍工業還是民用業都有廣泛使用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有的缺陷，提供一種磷化鎳納米薄膜，該磷化鎳納 米薄膜能夠作為一種析氫電催化劑使用。

本發明的第一個目的是提供一種磷化鎳納米薄膜的制備方法，步驟如下：

(1)將泡沫鎳清洗后干燥；

(2)將步驟(1)中清洗干燥后的泡沫鎳作為陽極，用直流穩定電源，在草酸溶液中，進行陽極氧化；得到草酸鎳@泡沫鎳；

(3)將步驟(2)制備的草酸鎳@泡沫鎳放在管式爐的中間，將次亞磷酸鈉放在管式爐下游，在惰性氣體氣流下，設置控溫程序為：升溫速率2～4℃/min，至380～450℃后，維持2～4h，然后自然冷卻至室溫，得到磷化鎳納米薄膜。

作為優選，步驟(1)中所述清洗是將泡沫鎳先在稀鹽酸中超聲處理，然后分別在丙酮和超純水中超聲處理；

作為進一步優選，步驟(1)中所述干燥是在真空烘箱中，35-45℃烘干。