[發明專利]一種POMs-C復合材料、制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711101326.3
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107815699B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 蔣繼波;朱麗瑩;孫瑤馨;王靜靜;陳浩天;錢煒;余焓;韓生
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B11/06;C25B11/12
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 楊軍

本發明公開了一種POMs?C復合材料、制備方法和應用。本發明的POMs?C復合材料的制備方法如下：首先稱取Fe?Anderson多酸母體，加入去離子水攪拌至溶解，再加入Tris?NH₂加熱反應，反應結束后，將反應體系置于室溫下，加入TBAB攪拌，有固體析出，最后抽濾，得到單側修飾的不對稱雜多酸POMs；然后將單側修飾的不對稱雜多酸POMs與壓力樹脂粉混合均勻，再加入壓力固化劑，在室溫下放置晾干，最后惰性氣氛下煅燒，制備得到POMs?C復合材料。本發明的制備方法簡單，原料成本較低；得到的復合材料析氫效果良好，有望在電催化析氫材料的設計中開辟一個新的視角。

技術領域

本發明涉及氫能源技術領域，具體的說，涉及一種POMs-C復合材料、制備方法和應用。

背景技術

能源和環境是人類社會可持續發展涉及的最主要問題。目前全球80％的能量需求來源于化石燃料,這最終必將導致化石燃料的枯竭,而其使用也將導致嚴重的環境污染。從化石燃料逐步轉向利用可持續發展無污染的非化石能源是發展的必然趨勢。氫是理想的清潔能源之一也是重的化工原料,受到世界各國廣泛的重視。電解水制氫是實現工業化、廉價制備氫氣的重要手段。電解水制氫具有簡便、污染小、產品純度高等優點，但是它的析氫反應(2H⁺+2e→H₂或2H₂O+2e→H₂+2OH^-)存在較嚴重的陰極極化，導致較高的制氫成本，不適合大規模應用。近年發展起來的電催化析氫(Electrocatalytic Hydrogen EvolutionReaction，HER)被認為是極具應用前景的綠色制氫技術。這種制氫技術在催化劑的作用下，可以大幅度降低析氫過電位，具有能耗低、效率高、環境友好等優點。基于Pt、Pd等貴金屬的催化劑不僅起始過電位低，而且活性和穩定性都很好，是目前析氫性能最好的催化劑。但是這些貴金屬價格昂貴，不利于實際應用。

非貴金屬析氫催化劑主要有基于Mo、W、Fe、Co、Ni等過渡金屬的磷化物、硫化物以及它們的合金等。由于Mo和W在地殼中的含量(約0.00011％)遠低于Fe(6.8％)、Co(0.003％)、Ni(0.0089％)的含量，因此，發展基于Fe、Co、Ni的電催化析氫催化劑更有利于電催化析氫技術的大規模產業化。近年基于Fe、Co、Ni的電催化析氫催化劑得到了大力發展，制備了不少性能優異的催化劑，對電催化析氫技術的產業化起到了很好的推動作用。這些催化劑主要包括Fe、Co、Ni的合金、磷化物、硫化物等，

R.B.Levy和M.Boudart已經發現，碳化物擁有類似Pt的催化性質，這主要是因為它有類似Pt的d帶電子態，基于這項發現，碳化鎢的應用范圍也從非均相催化(醇分解和活化氧)擴展到燃料電池電解、電解劑等。碳化物的特殊結構，決定了其在HER上擁有良好的性能，因此，以碳化物為基體的催化劑也正逐漸應用于這些新的領域。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備方法簡單，原料成本較低，析氫效果良好的新型POMs-C復合材料、制備方法和應用。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

本發明提供一種POMs-C復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備單側修飾的不對稱雜多酸POMs：稱取Fe-Anderson多酸母體，加入去離子水攪拌至溶解，再加入Tris-NH₂加熱反應，反應結束后，將反應體系置于室溫下，加入TBAB攪拌，有固體析出，最后抽濾，得到單側修飾的不對稱雜多酸POMs；

(2)制備POMs-C復合材料：將步驟(1)得到的單側修飾的不對稱雜多酸POMs與壓力樹脂粉按比例混合均勻，再加入壓力固化劑，在室溫下放置晾干；最后在惰性氣氛下煅燒，獲得POMs-C復合材料。

本發明中，步驟(1)中，加熱反應溫度為70℃～100℃。