[發明專利]一種Mo/Ni/Co/P/C復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811121543.3
• 申請日: 2018-09-26
• 公開（公告）號: CN109136983B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 趙煜;李佳;武愛蓮;王玉雪;楊冬花;安霞
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C25B11/06
• 分類號: C25B11/06;C25B11/12;C25B1/04;C25D3/56;C02F3/34;C02F3/00
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 郭海燕

本發明屬于復合材料技術領域，具體涉及一種Mo/Ni/Co/P/C復合材料及其制備方法和應用。所述材料，通過下述方法制備得到：在三電極體系下，以碳基基底為工作電極，鉑網為輔助電極，Ag/AgCl為參比電極，與電化學工作站相接，在濃度為30～70g/L硫酸鎳，20～40g/L次磷酸鈉，10～20g/L氯化鎳，30～35g/L硼酸，30～50g/L氯化鈷和40～50g/L鉬酸鈉的混合溶液中進行恒電位沉積，沉積過程中一直進行磁力攪拌，在工作電極上設置電鍍時的初始電位為?1.5V～?1V，電鍍時間5～30min，電鍍溫度設定為25～35℃，最終關掉電源，即制得Mo/Ni/Co/P/C復合材料。本發明Mo/Ni/Co/P/C復合材料作為微生物電解池陰極材料處理焦化廢水同步產氫，變廢為寶，為迫在眉睫的焦化廢水處理提供新思路和新視角。

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，具體涉及一種Mo/Ni/Co/P/C復合材料及其制備方法和應 用。

背景技術

能源被認為是時代的生命線。為滿足世界能源需求，煤炭、石油和天然氣等非可再生能 源被過度使用，自然資源枯竭速度迅速加快。人們開始急切探尋能夠代替化石能源的綠色可 再生能源。氫氣因具有高熱值、高熱效率、不污染環境的優點而倍受青睞。微生物電解池 (MEC)制氫技術以其特有的低能耗、高效率、清潔環保的優勢，而成為國內外研究的前沿 課題和熱點。由于全球能源短缺及污染的日益嚴重，開發微生物電解池制氫技術變得勢在必 行。無論對于發達國家還是發展中國家，集廢水處理和產氫于一體的這一新興技術將帶來顯 著的經濟效益。

在MEC中，陰極的主要作用是將在陽極產生并遷移過來的電子和氫離子結合產生氫氣， 是產生氫氣最直接的位置。因此，陰極在MEC制氫過程中有著非常重要的作用。常見的MEC 中電極材料主要有不銹鋼、碳素材料、貴金屬鉑等等。Pt催化劑具有較好的催化性能，產氫 過電勢較小，但在自然界中Pt提取困難、價格昂貴，此外由于焦化廢水中常含有硫元素，Pt 在使用過程中易中毒，并且會對環境造成二次污染，違背了MEC制氫過程中節能環保的初 衷，因此其在MEC體系中的推廣應用受到限制。碳素材料具有較大的析氫過電勢，能耗較 大。因此，大量穩定性好、廉價、高效的非貴金屬陰極催化劑需要被大力開發。專利(CN108048885A)研究了一種基于乙酰丙酸～氯化膽堿低共熔溶劑的電鍍鎳磷合金方法，采用超聲波輔助電鍍，制備的鎳磷合金鍍層光滑致密無裂紋。但是乙酰丙酸有微毒且易燃。氯化膽堿純品為無色結晶或白色結晶性粉末，有三甲胺氣味和堿苦味，有吸濕性，70％的水溶液為無色至淡黃色透明的黏性液體，有特殊臭魚腥味。在空氣中易吸收二氧化碳，放出氨臭味，遇熱分解。專利(CN105903483A)研究了二硫化鉬～鎳磷復合材料的制備，該復合材料具有優良的潤滑、耐磨、耐腐蝕性能，其電催化析氫性能優異、重復使用性能好，但是操作過程復雜，耗時長。專利(CN103290425A)研究了以馴化好的微生物作為MEC的陰極材料， 但是其存在陰、陽極微生物馴化操作繁瑣、馴化周期較長且活性較難控制等缺點，不能確保穩定且高效的產氫效果。

發明內容

本發明的目的是提供一種Mo/Ni/Co/P/C復合材料及其制備方法和應用。

本發明的技術方案為：

一種Mo/Ni/Co/P/C復合材料，通過下述方法制備得到：在三電極體系下，以碳基基底為 工作電極，鉑網為輔助電極，Ag/AgCl為參比電極，與電化學工作站相接，在濃度為30～70g/L 硫酸鎳，20～40g/L次磷酸鈉，10～20g/L氯化鎳，30～35g/L硼酸，30～50g/L氯化鈷和40～ 50g/L鉬酸鈉的混合溶液中進行恒電位沉積，沉積過程中一直進行磁力攪拌，在工作電極上設 置電鍍時的初始電位為-1.5V～-1V，電鍍時間5～30min，電鍍溫度設定為25～35℃，最終關 掉電源，即制得Mo/Ni/Co/P/C復合材料。

本發明所述的陰極碳基基底為碳紙、碳布、碳氈、碳纖維、碳棒、碳納米管、碳顆粒、玻璃碳、多孔碳、天然石墨、石墨烯、富勒烯。