[發(fā)明專利]三維多面體結(jié)構(gòu)的Ni-Co合金材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910729911.0
• 申請日: 2019-08-08
• 公開（公告）號: CN110560679B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 闕榮輝;李毛林
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽師范大學(xué)
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F9/24;C22C19/03;C22C19/07;B01J23/755;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 張苗;張海應(yīng)

本發(fā)明公開了一種三維多面體結(jié)構(gòu)的Ni?Co合金材料及其制備方法和應(yīng)用，該制備方法為：首先將聚乙烯吡咯烷酮、鎳源、鈷源分散至有機溶劑中，接著向體系中加入水，然后將體系進行溶劑熱反應(yīng)；其中，有機溶劑由C2?C4的多元醇和C2?C6的甲酰胺類化合物組成。該三維多面體結(jié)構(gòu)的Ni?Co合金材料具有優(yōu)異的催化性能，進而使得能夠在電催化甲醇氧化中得以應(yīng)用，同時該制備方法具有工藝簡單、成本低廉的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合金材料，具體地，涉及一種三維多面體結(jié)構(gòu)的Ni-Co合金材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

過渡金屬納米顆粒由于其新穎獨特的物理性質(zhì)以及在催化材料、電子材料、磁性材料等方面擁有廣泛的應(yīng)用前景，使其制備方法的研究日益受到人們重視。目前最常見的過渡金屬鎳納米催化劑有Ni-Co合金，Ni-Cu合金，Ni-Mn合金以及Ni-M(B,P,S,O)/C等負載型催化劑。針對兩種以上的非貴金屬合金的研究現(xiàn)在并不多見。

合成傳統(tǒng)的鎳基催化劑的方法有電沉積法，化學(xué)氣相沉積法，微乳液法，溶膠凝膠法，微波輔助法，前兩種物理方法生產(chǎn)效率低，顆粒易氧化，設(shè)備復(fù)雜，成本昂貴，因此難以實現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。后面幾種的溶液化學(xué)法雖然操作工藝簡單，但是產(chǎn)物很難處理，極易污染環(huán)境，高溫環(huán)境增加了實驗風(fēng)險。多元醇法彌補了這幾種方法的缺點，更具有操作簡單，顆粒尺寸，形貌，純度易于控制等特點，極大地利于納米材料的合成。

直接甲醇燃料電池由三個主要部分組成：MOR，ORR和質(zhì)子交換膜，每一個器件都有不同的作用，過渡金屬氧化物，氮化物，硫化物一般可作為DMFC的陰極材料，資源豐富廉價。而作為MOR高效催化的材料一般是貴金屬以及它的復(fù)合物，但是貴金屬價格昂貴又容易被產(chǎn)物毒化，所以開發(fā)非貴金屬取代貴金屬的使用成為了很多學(xué)者的研究熱點。近年來，F(xiàn)leischmann首先提出了鎳基催化劑氧化醇類物質(zhì)的反應(yīng)機理，證明了Ni也具有催化醇類氧化的性能，但是單一的鎳原子催化甲醇的活性不高，僅僅7mA/cm²,這顯然達不到高效氧化甲醇的能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種三維多面體結(jié)構(gòu)的Ni-Co合金材料及其制備方法和應(yīng)用，該三維多面體結(jié)構(gòu)的Ni-Co合金材料具有優(yōu)異的催化性能，進而使得能夠在電催化甲醇氧化中得以應(yīng)用，同時該制備方法具有工藝簡單、成本低廉的優(yōu)點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種三維多面體結(jié)構(gòu)的Ni-Co合金材料的制備方法，其特征在于，制備方法為：首先將聚乙烯吡咯烷酮、鎳源、鈷源分散至有機溶劑中，接著向體系中加入水，然后將體系進行溶劑熱反應(yīng)；其中，有機溶劑由C2-C4的多元醇和C2-C6的甲酰胺類化合物組成。

本發(fā)明還提供了一種三維多面體結(jié)構(gòu)的Ni-Co合金材料，該三維多面體結(jié)構(gòu)的Ni-Co合金材料通過上述的制備方法制備而得。

本發(fā)明進一步提供了一種如上述的三維多面體結(jié)構(gòu)的Ni-Co合金材料在電催化甲醇氧化中的應(yīng)用。

通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明利用微量水改進的多元醇合成法制備三維多面體結(jié)構(gòu)的Ni-Co合金材料；鎳、鈷的電負性相似，相互摻雜可以在一定程度上修飾表面的電子結(jié)構(gòu)；微量水能降低粒子尺寸，提高比表面積，使得合金材料成為具有粗糙表面的多面體結(jié)構(gòu)，進而催化性能優(yōu)越。由此該Ni-Co合金材料能夠在電催化甲醇氧化中的應(yīng)用；具體地在可以作為甲醇氧化反應(yīng)（MOR）的陽極電極材料使用。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1-1為實施例1的Ni-Co合金材料放大60K的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；

圖1-2為實施例1的Ni-Co合金材料放大18K的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；