[發(fā)明專利]Ni2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810073369.3
• 申請(qǐng)日: 2018-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108499584B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝吉民;趙文通;魏巍;楊賽賽;張鳳卿;孫偉;胡慧慧;戴呈靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/185
• 分類號(hào): B01J27/185;C25B11/06;C25B1/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明屬于析氫復(fù)合材料，將多糖和石墨烯結(jié)合起來(lái)，利用多糖和金屬離子的鰲合作用形成水凝膠，然后冷凍干燥形成氣凝膠，進(jìn)一步磷化形成Ni₂P@C/石墨烯氣凝膠高效析氫復(fù)合材料，用于酸性條件下高效析氫。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于綠色環(huán)保，成本低，制備工藝簡(jiǎn)便，制得的催化劑易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)并具備優(yōu)異的電催化活性及良好的析氫穩(wěn)定性。多糖碳化形成的碳?xì)饽z，具有發(fā)達(dá)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，極大的增大了催化劑的比表面積，氣凝膠的孔洞結(jié)構(gòu)對(duì)Ni₂P納米粒的固定及分散起到了很好的作用，同時(shí)也極大的提高了電子遷移速率，能夠顯著提高Ni₂P的電化學(xué)析氫性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了碳?xì)ぐ腘i₂P納米粒子鑲嵌石墨烯氣凝膠高效析氫復(fù)合材料及制備方法及其析氫性能的研究。

背景技術(shù)

近些年，環(huán)境污染和能源危機(jī)問(wèn)題日益嚴(yán)重，當(dāng)前開(kāi)發(fā)環(huán)保生產(chǎn)工藝和利用清潔有效的能源是解決目前危機(jī)的重要挑戰(zhàn)之一。從能源清潔及可循環(huán)的角度考慮，氫氣作為一種能源，具有資源豐富，熱值高，環(huán)保無(wú)污染，利用形式多樣等特點(diǎn)，已被普遍認(rèn)為是一種理想的可替代化石燃料的新能源，有著無(wú)可比擬的巨大優(yōu)勢(shì)和無(wú)限廣闊的應(yīng)用前景。然而如何通過(guò)有效的途徑獲得較為廉價(jià)的氫能源，是目前科研工作者研究的主要內(nèi)容之一，地球上水資源豐富，通過(guò)水的電解獲得氫氣是有效的途徑之一，但是水的電解能源轉(zhuǎn)化效率低是制約其工業(yè)化生產(chǎn)的因素之一，因此設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)高性能，低成本的電解水的催化劑具有極其重要的意義。

這幾年，過(guò)渡金屬硫化物，磷化物在能源存儲(chǔ)及在電催化中的潛在應(yīng)用得到了研究工作者的廣泛關(guān)注。過(guò)渡金屬Co、Ni、Fe、Mo基硫化物、氮化物、磷化物是一類重要的HER催化劑，對(duì)MEx(M:Fe、Co、Ni；E:S、N、P)一系列催化劑析氫性能研究表明，在酸性電解液中，CoS₂、NiS₂、CoP、Ni₂P等具有較好的電化學(xué)析氫性能。最近，磷化物在電化學(xué)析氫方面具有優(yōu)越的電催化性能，其中Ni₂P作為磷化物中的佼佼者，日益被研究者關(guān)注。但是Ni₂P也存在一些問(wèn)題，例如納米粒子易于團(tuán)聚，在酸性條件下易于失活，穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，制約了它的發(fā)展。

天然多糖基氣凝膠作為納米粒子構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型材料，因其具有典型的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、高比表面積、高孔隙率、低密度、低熱導(dǎo)率、低介電常數(shù)、高吸附性能等特點(diǎn)，且因其骨架和孔隙的納米尺度化所引起的尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，在力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。海藻酸鈉做為天然多糖中的一種，由于其良好的生物降解性和生物相容性，被廣泛用于制藥、化工、生物、食品等領(lǐng)域。海藻酸鈉溶液與金屬陽(yáng)離子鰲合，形成的氣凝膠，在治理環(huán)境污染，降解有機(jī)物方面被廣泛報(bào)道，但在電化學(xué)析氫方面鮮有報(bào)道。本發(fā)明較為新穎的通過(guò)海藻酸鈉溶液和金屬Ni的鰲合作用，形成海藻酸鹽水凝膠，冷凍干燥后進(jìn)一步高溫磷化得到碳?xì)ぐ腘i₂P納米粒子鑲嵌石墨烯氣凝膠復(fù)合催化劑(Ni₂P@C/GA)，Ni₂P納米粒子鑲嵌在碳?xì)饽z網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，很好的分散了納米粒子；碳?xì)さ陌^好的改善了Ni₂P納米粒子在酸性電解質(zhì)的循環(huán)穩(wěn)定性；通過(guò)加入氧化石墨烯，進(jìn)一步改善其電子傳導(dǎo)速率，最終形成磷化鈷石墨烯氣凝膠，極大地的提高了其電化學(xué)催化性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供Ni₂P@C/石墨烯氣凝膠析氫復(fù)合材料的制備方法，該方法通過(guò)簡(jiǎn)單的溶膠凝膠法制得水凝膠，再通過(guò)高溫磷化的方法獲得Ni₂P@C/石墨烯氣凝膠析氫復(fù)合材料。本發(fā)明制備的Ni₂P@C/石墨烯氣凝膠析氫復(fù)合材料具有高效的電催化析氫性能，進(jìn)一步拓展了以海藻酸鹽為前驅(qū)體合成磷化物析氫復(fù)合材料的合成路線。

Ni₂P@C/石墨烯氣凝膠析氫復(fù)合材料的制備方法，具體包括以下步驟：