[發(fā)明專利]一種Ni2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910300906.8
• 申請日: 2019-04-15
• 公開（公告）號: CN109894129B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏航;褚海斌;張澤浩
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古大學(xué)
• 主分類號: B01J27/185
• 分類號: B01J27/185;C25B1/04;C25B11/065;C25B11/075
• 代理公司: 成都時譽知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51250
• 代理人: 何悅

本發(fā)明公開了一種Ni₂P負(fù)載石墨烯泡沫結(jié)構(gòu)催化劑的制備方法及其應(yīng)用，包括如下步驟:S1.將鎳泡沫浸泡在氧化石墨烯溶液中，在稀有氣體飽和的環(huán)境中，使氧化石墨烯在鎳泡沫表面負(fù)載生長，冷凍干燥后取出樣品,得到單分散超小NiO負(fù)載石墨烯泡沫結(jié)構(gòu)的催化劑；S2.將冷凍干燥后的樣品進(jìn)行磷化處理，得到單分散超小Ni₂P負(fù)載石墨烯泡沫結(jié)構(gòu)的催化劑。將制備的催化劑在堿性、中性、酸性條件下，構(gòu)成三電極體系用于氫析出、氧析出，或構(gòu)成二電極體系用于全解水。本發(fā)明制備的單分散超小Ni₂P負(fù)載石墨烯泡沫上結(jié)構(gòu)的催化劑在酸性，堿性，中性條件下都具有優(yōu)秀的產(chǎn)氫產(chǎn)氧性能；同時具有良好的電化學(xué)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及全PH全解水催化劑領(lǐng)域，具體涉及一種Ni₂P負(fù)載石墨烯泡沫結(jié)構(gòu)催化劑的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

作為一種可持續(xù)，綠色，安全的氫燃料生產(chǎn)方法，電催化水分解成氫和氧已引起人們的廣泛關(guān)注，，近年來，雙功能電催化劑的發(fā)展逐漸成為人們關(guān)注的焦點，可以簡化工藝，降低整體水分解的成本。然而，研究人員主要關(guān)注堿性介質(zhì)，關(guān)于中性，酸性條件下雙功能催化劑的報道很少。在實際應(yīng)用中，在全PH條件下開發(fā)有效的雙功能催化劑可提高生物相容性，這在環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益方面都具有深遠(yuǎn)的意義。

在實際應(yīng)用當(dāng)中，電解水裝置需要有效地催化劑來提高催化效率。目前，Pt和Ru/Ir 氧化物傳統(tǒng)上分別是HER和OER最有效的催化劑。然而，這些貴金屬的低豐度和高成本限制了它們在大規(guī)模應(yīng)用中的使用。為了長久的可持續(xù)發(fā)展，還是需要發(fā)展一些可替代的非貴金屬催化劑。

廉價的過渡金屬(Ni、Co、Fe、Mn、Zr等)由于良好的導(dǎo)電性和潛在的催化性能進(jìn)入了大家的視線。為了實現(xiàn)非貴金屬電子結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定性的改進(jìn)，在非貴金屬催化劑設(shè)計中都會引入非金屬元素，包括過渡金屬氧化物、過渡金屬硫化物、過渡金屬磷化物等。這些過渡金屬催化劑成本低，高活性，并且能夠在氧化條件下長期穩(wěn)定存在，從而使整體電解水更具有實際可行性。

鎳泡沫(Ni Foam)是一種廉價且性能良好的導(dǎo)電3D多孔材料，廣泛用作電化學(xué)催化劑的基材。此外，直接在Ni Foam上生長電極催化劑有利于電解質(zhì)的滲透和氣泡的釋放，這導(dǎo)致增強(qiáng)的催化活性。

還原氧化石墨烯(RGO)組分不僅起到有效支撐各種功能納米粒子的作用，而且有時也有助于活性物質(zhì)的正界面改性.此外，石墨烯納米片是導(dǎo)電材料，可作為電子傳輸用集電器的微型分子。它們用作電極材料。因此，已經(jīng)制備并研究了許多基于石墨烯的雜化材料，例如金屬氧化物/還原氧化石墨烯，貴金屬納米晶體/還原氧化石墨烯，和金屬磷化物/還原氧化石墨烯

過渡金屬磷化物的物理化學(xué)性質(zhì)與碳化物、硼化物、氮化物相類似，它具有良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、同時具有金屬和陶瓷的特性，而且具有良好的熱穩(wěn)定性等。由于其獨特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，過渡金屬磷化物在催化、儲氫、生物醫(yī)療等領(lǐng)域都具有潛在的應(yīng)用前景。比如Ni2P、MoP、WP等均具有較好的催化活性，在催化領(lǐng)域有著至關(guān)重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種Ni₂P負(fù)載石墨烯泡沫結(jié)構(gòu)催化劑的制備方法及其應(yīng)用。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種單分散超小Ni₂P負(fù)載石墨烯泡沫結(jié)構(gòu)的催化劑的制備方法，包括如下步驟:

S1.將鎳泡沫浸泡在氧化石墨烯溶液中，在稀有氣體飽和的環(huán)境中，使氧化石墨烯在鎳泡沫表面負(fù)載生長，冷凍干燥后取出樣品，得到單分散超小NiO負(fù)載石墨烯泡沫結(jié)構(gòu)的催化劑；

S2.將冷凍干燥后的樣品進(jìn)行磷化處理，得到單分散超小Ni₂P負(fù)載石墨烯泡沫結(jié)構(gòu)的催化劑。

優(yōu)選的，在所述S1中，將鎳泡沫浸泡在氧化石墨烯溶液中后，進(jìn)行磁力攪拌以及水熱處理。