[發明專利]三氧化鉬（鎢）調控的二元金屬磷化物與制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910076389.0
• 申請日: 2019-01-26
• 公開（公告）號: CN109797404B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 楊大馳;鄭世政;杜玲玲
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C25B11/03
• 分類號: C25B11/03;C25B11/04;C25B1/04
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 趙尊生

本發明涉及一種三氧化鉬（鎢）調控的二元金屬磷化物與制備方法和應用。采本發明是借助泡沫鎳為基體，首先通過水熱法制備柱狀前驅體，然后通過低溫磷化的方法形成MoO_3?x調控的表面多孔的柱狀陣列結構。該結構中存在非晶態的MoO_3?x以及CoP/Ni₅P₄異質結，有利于水分子的活化以及氫氣的析出。此外，垂直的多孔柱狀陣列結構能夠加速電解質的滲透，暴露更多的電化學活性面積以及方便氣體從催化劑表面脫附。此結構在電催化領域具有非常大的潛在應用價值。

技術領域

本發明涉及一種三氧化鉬（鎢）調控的二元金屬磷化物與制備方法和應用，具體是以功能為導向的功能納米材料設計與修飾技術，采用水熱法在泡沫鎳基體上生長鉬鈷鎳的柱狀前驅體，以及低溫磷化技術制備多孔的柱狀陣列結構。

背景技術

因為制備過程與設備簡單，且無污染的優點，電化學全水分解被認為是制備高純氫氣的理想手段。理論計算與實驗結果表明二元過渡金屬磷化物具有良好的電解水性能，這主要歸因于其良好的導電性、二元金屬間的合金效應以及合適的氫的吸附能。但是，在堿性條件下，由于其較差的親水性，水活化形成氫離子的過程較慢。非晶態的金屬氧化物具有良好的親水性，能夠加速水的活化，產生更多的氫離子。此外，電催化反應還要求材料具有良好的傳質以及氣體的脫附性能。多孔的柱狀陣列結構能夠提供更多的比表面積，可以暴露更多的電化學反應的活性位點。同時，由于其多孔的的結構，電解質的滲透過程被加快，能夠加速電化學反應。此外，多孔的結構有利于氣體分子從電極表面的脫附，進而增強電催化性能。水熱法制備CoMoO₄/NiMoO₄柱狀陣列結構，用已制備的柱狀結構作為前驅體繼續修飾成多孔的柱狀陣列結構還未曾實現。

發明內容

本發明的目的是提供一種三氧化鉬（鎢）調控二元金屬磷化物與制備方法和應用，實現用已制備的柱狀結構作為前驅體繼續修飾成多孔的柱狀陣列結構。

本發明提供的一種三氧化鉬調控的二元金屬磷化物為雜化的多孔柱狀陣列結構，所述的三氧化鉬（鎢）為原位生成的非晶態的結構，柱狀體陣列為介孔結構，孔徑范圍為5-10納米，柱狀體的長度為15-30微米，直徑為3-5微米；其結構中存在非晶態的MoO_3-x以及CoP/Ni₅P₄異質結，其中x為氧空位的數量，0＜X＜1；

制備方法包括采用水熱法在泡沫鎳基體上生長鉬鈷鎳的柱狀前驅體以及低溫磷化。

本發明提供的所述的三氧化鉬調控的二元金屬磷化物中，所述的三氧化鉬用三氧化鎢代替；所述的CoP/Ni₅P₄異質結可以用CoP/CuP或Ni₅P₄/CuP或 CuP/Ni₅P₄代替。

本發明提供的三氧化鉬調控的二元金屬磷化物的制備方法包括以下步驟：

1）對泡沫鎳表面進行清洗；將泡沫鎳浸入到0.01-1 M稀鹽酸中，在超聲清洗儀中超聲震蕩5-50分鐘，去除表面致密的NiO膜；再在去離子水中超聲清洗干凈，然后在丙酮中超聲清洗；最后在無水乙醇中清洗,將清洗干凈的泡沫鎳置于20-80℃的真空干燥箱中干燥3-20 h；