[發明專利]一種碳包覆氮化鎳鉬復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910223899.6
• 申請日: 2019-03-22
• 公開（公告）號: CN109926082B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 萬平玉;龔藝;唐陽;徐李棟;陳宇;劉佳;王力南;謝鰲;邰雪峰;仝思遠
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/00;B01J37/08;B01J37/10;C25B1/04;C25B11/06
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本發明提供一種碳包覆氮化鎳鉬復合材料及其制備方法。該材料以氮化鎳鉬合金為內核，厚度小于10納米的碳層為外殼的復合材料。該材料具體制備步驟包括：通過水熱法制備NiMoO₄固體，將NiMoO₄固體與含氮碳的有機物固體混合均勻，在氬氣保護下加熱到500~1000℃，恒溫20~300 min后自然降溫，得到碳包覆氮化鎳鉬復合材料。本發明制備方法簡單易行，高溫熱處理過程中，含碳氮有機物分解產生的碳物種還原NiMoO₄，同時分解產生的氮滲入而產生NiMoN合金相，然后被分解的碳沉積包覆。所得復合材料中碳層致密覆蓋在氮化鎳鉬合金相上，實現了對其優良的保護性能，而超薄的碳層又不限制NiMoN催化性能的發揮，提供了一種耐蝕的復合功能材料。

技術領域

本發明屬于新型復合材料領域，尤其涉及一種碳包覆氮化鎳鉬復合材料及其制備方法。

背景技術

氮化鎳鉬（鎳鉬氮化物）在電化學、石油化工以及磁學領域具有廣泛的用途。例如NiMoN可用于催化油品重芳烴飽和加氫，也可以用于電解水制氫的析氫陰極電極材料。陳政（鈷基催化劑、鎳鉬氮電催化材料的制備及其電催化分解水性能的研究，學位論文，南京大學）報道了一種采用NH₃高溫還原氮化NiMoO₄得到NiMoN化合物的方法，在堿性溶液中同時具備較好的析氫活性和析氧活性。但是該方法使用的NH₃在高溫下具有易燃易爆且毒性較高的缺點，不利于工業化推廣使用，此外，NiMoN化合物依然不能有效避免表面氧化帶來的負面影響，因而主要在堿性條件下使用。文獻（Highly efficient and durable MoNiNCcatalyst for hydrogen evolution reaction. Nano Energy 2017, 37, 1-6.）報道了一種高溫碳熱-氨還原制備鉬鎳雙金屬碳氮化合物（MoNiNC）催化劑，在析氫電流達到 10mAcm-2時，過電位僅為110 mV，展現了接近商業Pt的電催化性能。但是，該方法中也使用了NH₃作為氮化的前驅體。

目前已經報道的方法中，大部分需要采用NH₃作為實現NiMo氮化的原料，且無法實現對NiMoN的抗氧化和徹底保護。尚未有報道一種薄層碳包覆氮化鎳鉬復合材料及其制備方法。

發明內容

鑒于以上問題，本發明的目的在于提供一種碳包覆氮化鎳鉬復合材料及其制備方法，該方法具備無貴金屬元素、無氨氣使用、簡便易行、成本低的特點。

本發明區別于現有氮化鎳鉬材料的核心技術特征在于：以氮化鎳鉬合金為內核，以厚度小于10納米的碳層為外殼的復合材料，實現了對氮化鎳鉬優良的保護性能，而超薄的碳層又不限制NiMoN催化性能的發揮。本發明碳包覆氮化鎳鉬復合材料是通過以下技術方案來實現的：

（1）以鉬酸鈉或鉬酸銨為鉬鹽，以氯化鎳、硝酸鎳、硫酸鎳或醋酸鎳中的一種為鎳鹽，通過90~180 ℃水熱處理3-24 h，制備NiMoO₄沉積物。

（2）將NiMoO₄沉積物過濾洗滌后，于60~150℃烘干1~12 h，后得到NiMoO₄固體。

（3）將三聚氰胺、雙氰胺、聚吡咯、聚苯胺中的一種或多種含氮有機物固體，與NiMoO₄固體混合研磨均勻后，在氫氣與氬氣混合氣體或單純氬氣保護下加熱到500℃~1000℃，恒溫20 ~ 300 min后自然降溫，得到碳包覆氮化鎳鉬復合材料。

上述括號中的各種具體化學名稱是為了給出具體示例，但并不限定于此。