[發(fā)明專利]一種復合電極的光化學制備方法

有效

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• 申請日: 2018-02-24
• 公開（公告）號: CN108502859B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 董玉明;王光麗;蔣平平;趙云霏;孔令剛;張會珍
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C01B25/08;C01B21/082;C01G11/02;C25B11/06;B01J27/24
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發(fā)明公開了一種復合電極的光化學制備方法，屬于材料科學和電化學技術領域。本發(fā)明通過簡便的方法合成了含磷復合物催化劑及其復合電極，在光活性物質光照條件下，金屬與磷源生成金屬與磷復合物，該含磷復合物在電催化方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。本發(fā)明的制備方法簡便、可控，并且綠色環(huán)保，為電極的制備提供一種新思路，制備得到的復合電極具有極低的電荷轉移電阻，且為非貴金屬催化劑，降低了生產成本，具有一定的工業(yè)應用價值。

技術領域

本發(fā)明涉及一種復合電極的光化學制備方法，屬于材料科學和電化學技術領域。

背景技術

能源是促進人類社會文明的基本物質，隨著環(huán)境問題日益嚴重，化石燃料儲備日益枯竭，我們的地球已經在努力為不斷增長的能源需求買單。因此，發(fā)現(xiàn)可持續(xù)清潔能源變得尤為迫切。氫氣是目前零污染和高能量密度的理想可再生能源。使用太陽能，風能和其他可再生能源發(fā)電，利用電能還原水分解制氫是一種簡單、有效的方式。為了更好的提高產氫效率和速率，使用電催化劑還原水產氫是非常必要的。鉑(Pt)基催化劑是眾所周知的有效和穩(wěn)定的電催化劑，但昂貴的價格和低的豐度限制了其大規(guī)模商業(yè)應用。因此，開發(fā)高活性，豐度高和穩(wěn)定性好的非貴金屬電催化劑是特別必要的。

最近，復合催化劑用于析氫反應并顯示出優(yōu)異的性能。例如，通過熱處理合成耦合的二硫化鉬/石墨烯納米片，獲得了優(yōu)異的電催化性能。通過界面工程方法制備偶聯(lián)的二硫化鉬和g-C₃N₄應用在電催化產氫方面也表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。利用化學氣相沉積技術(CVD)和煅燒方法制備的偶聯(lián)的磷化鎳/石墨烯/鎳泡沫(Ni₂P-G@NF)也顯示出了優(yōu)異的電催化活性。

在過去的幾年中，金屬硫化物、硒化物、碳化物、氮化物等等作為產氫電催化劑不斷的涌現(xiàn)出來。最近，金屬磷化物由于其高活性和對酸穩(wěn)定性而特別有吸引力。據(jù)發(fā)明人所知，金屬磷化物的制備方法主要有以下幾種：

第一種方法是使用三辛基膦(TOP)作為磷源高溫條件下(T300℃)合成金屬磷化物，但是三辛基膦高度易燃且具有腐蝕性。

第二種方法，300-400℃高溫條件下分解次亞磷酸鹽(例如：NaH₂PO₂)產生劇毒氣體PH₃，PH₃高溫條件下還原金屬氧化物/金屬氫氧化物生成金屬磷化物。

第三種方法，利用溶劑熱法140-200℃使用紅磷、白磷作為磷源合成金屬磷化物。

第四種方法，使用氫氣高溫(T600℃)還原金屬的正磷酸鹽制備金屬磷化物。

這些方法為金屬磷化物的合理設計和可擴展制造提供了多種方向。但它仍然需要創(chuàng)建一些新的合成方法來改善當前方法的不足之處。

發(fā)明內容

為了解決上述問題，本發(fā)明采用簡便、溫和、低成本的光化學法制備出含磷復合物電催化劑，該催化劑成本低，性能好，具有較高穩(wěn)定性和使用價值，且尚無文獻報道。本發(fā)明開發(fā)了清潔高效的可持續(xù)能源，使用一種快速、可控的光化學方法制備出復合電極，從而降低了電極的成本以及產氫過電勢，提高了電催化水分解的效率和速率，電極的壽命很長，可多次重復利用，這為工業(yè)化應用打下良好基礎。此外，該復合電極的光化學制備方法不僅快速、可控，而且利用光能制備催化劑更綠色環(huán)保。

本發(fā)明的第一個目的是提供一種復合電極，含有含磷復合物。

在一種實施方式中，含磷復合物的制備方法，包括在光活性物質光照情況下，金屬離子與磷源生成所述含磷復合物；所述含磷復合物中含有磷和金屬；所述生成反應中，必要物質為光活性物質、金屬源和磷源。

根據(jù)上述的制備方法，其特征在于，除了必要物質之外，不加入其它犧牲劑。