[發明專利]多孔電極材料的制造方法

在審

• 申請號: 201680031719.9
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN107980072A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 王孝廣;尤里·V·科連科;包曉清;李偉;劉利峰
• 申請（專利權）人: INL-國際伊比利亞納米技術實驗室
• 主分類號: C25B11/03
• 分類號: C25B11/03;C25B11/04
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 王靜,張珂珂

技術領域

本發明涉及一種多孔電極材料的制造方法，以及可由該方法獲得的多孔電極材料。

背景技術

已提出將氫氣(H₂)作為未來的能源載體，以替代用于固定發電和便攜式發電的常規化石燃料。目前，全球生產的H₂主要來源于蒸汽重整過程，這不僅消耗不可再生的化石燃料，而且還排放了大量的二氧化碳。相比之下，水電解代表了更為清潔、更為可持續和環保的生產H₂的方法，因此應該大力發展水電解。然而，這需要高效、低成本的催化劑和催化材料以用于氫氣的生產以及析氫反應(HER)。此外，進一步需要這種催化劑具有長期耐久性和生產這種催化劑的有效方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種制造多孔電極材料的有效方法。

本發明的目的是提供一種制造多孔電極材料的有效方法，其不具有現有技術的缺點。

本發明的另一個目的是提供一種有效的多孔電極材料的制造，其可從水中有效地產生氫。

本發明的再一個目的是提供一種有效的電催化生成氫的材料或陰極。

根據第一方面，提供了一種多孔電極材料的制造方法，其中所述多孔電極材料包含位于多孔結構上的過渡金屬磷化物，所述多孔結構含有過渡金屬。該方法包括使單質磷與含有過渡金屬的多孔結構接觸，并在惰性氣氛中將發生接觸的單質磷和含有過渡金屬的多孔結構加熱到300℃至1100℃的溫度范圍內的溫度，從而在多孔結構的表面上使至少一部分磷和至少一部分過渡金屬反應以形成過渡金屬磷化物，由此形成多孔電極材料。

單質磷與含有過渡金屬的多孔結構的接觸提供了單質磷和過渡金屬之間的有效反應。

含有過渡金屬的多孔結構能夠有效地提供這樣的多孔電極，該多孔電極用于氫的有效生產。此外，多孔結構提供了大的表面-體積比。

300℃至1100℃的溫度范圍內的溫度提供了有效的反應和電極材料。

可以設定溫度來控制過渡金屬磷化物的表面結構。

加熱可以是具有溫度梯度的加熱。

多孔結構可基本上由過渡金屬構成。

多孔電極材料可以包含過渡金屬和過渡金屬磷化物。

所提供的電極材料是能夠提供自支撐電極的自支撐材料。

電極可以是陰極。陰極可用于產生電催化氫，或H₂。

可以通過在過渡金屬的表面上沉積固體單質磷的粉末或糊劑來進行接觸。由此實現了單質磷與過渡金屬之間的有效接觸。

本文所用的“固態方法”是指這樣的方法，其中所述接觸是通過在過渡金屬的表面上沉積固體單質磷(例如粉末或糊劑)從而進行的。

用于固態方法的惰性氣氛可通過惰性氣體或真空提供。惰性氣體可以是(例如)Ar或N₂。

該方法可以進一步包括通過加熱來蒸發固體單質磷，從而形成磷蒸氣，其中所述接觸是通過磷蒸氣和過渡金屬的接觸進行的。

因此，實現了單質磷和過渡金屬之間的有效接觸和反應。

本文所用的“氣體輸送方法”是指包括通過加熱來蒸發固體單質磷的方法。

可以通過提供從含有過渡金屬的多孔結構中分離出的單質磷從而進行蒸發。

對于氣體輸送方法，可以通過惰性氣體流使磷蒸氣流動，從而使磷蒸氣與過渡金屬接觸，由此進行接觸。從而實現有效的蒸發和有效的接觸。

在相關的情況下，可以通過加熱到300℃至800℃范圍內的溫度進行蒸發。可以通過加熱至350℃至550℃范圍內的溫度進行蒸發，例如約400℃。由此提供有效的蒸發。

在相關的情況下，加熱溫度和蒸發溫度之間的差值可以是0-300℃、50℃-200℃或90℃-110℃，例如100℃。

可以通過惰性氣體來提供惰性氣氛，惰性氣體優選為Ar和N₂。

關于固態方法和氣體輸送方法：