[發明專利]一種電解水析氫催化劑NiCoP/NF@PANI復合材料及其制備方法在審
| 申請號： | 201910744999.3 | 申請日： | 2019-08-13 |
| 公開（公告）號： | CN110354905A | 公開（公告）日： | 2019-10-22 |
| 發明（設計）人： | 陳明華;張家偉;陳慶國 | 申請（專利權）人： | 哈爾濱理工大學 |
| 主分類號： | B01J31/28 | 分類號： | B01J31/28;B01J35/10;C25B11/06;C25B1/04 |
| 代理公司： | 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209 | 代理人： | 劉坤 |
| 地址： | 150080 黑龍*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 復合材料 電解水 析氫催化劑 納米線陣列 泡沫鎳 制備 導電性 電化學性能 反應動力學 催化活性 電催化劑 電極表面 電子傳輸 均勻覆蓋 時間循環 實際需求 過電勢 電極 析氫 生長 | ||
本發明涉及一種電解水析氫催化劑NiCoP/NF@PANI復合材料及其制備方法，屬于電解水析氫催化劑技術領域。為解決現有電解水析氫催化劑的HER催化活性和穩定性無法滿足實際需求的問題，本發明提供了一種NiCoP/NF@PANI復合材料，該復合材料包括在泡沫鎳上均勻生長的NiCoP納米線陣列電極和均勻覆蓋在所述NiCoP納米線陣列電極表面的PANI層，該復合材料在電流密度10mA/cm2下的過電勢僅為80.6mV。PANI層可提高復合材料的導電性，增加電子傳輸速率，提高電解水析氫的反應動力學；泡沫鎳可增加電催化劑的比表面積，提高其穩定性，確保其在長時間循環過程中仍能保持良好的電化學性能。
技術領域
本發明屬于電解水析氫催化劑技術領域，尤其涉及一種電解水析氫催化劑NiCoP/NF@PANI復合材料及其制備方法。
背景技術
近年來，隨著社會的不斷發展，人們對傳統化石燃料-煤、石油和天然氣的需求不斷增加，不僅導致了傳統能源短缺，而且還伴隨著嚴重的環境污染。因此，為了人類的可持續發展，開發研究綠色無污染的新能源迫在眉睫。眾所周知，氫氣燃燒可以釋放巨大的能量，而且其燃燒僅生成水，不會釋放出溫室氣體或者其他的有害物，因此，氫氣可被用作一種高效無污染的新能源。
制備氫氣的方法有很多，最綠色環保的方法是電解水制備氫氣-HER。目前，最高效的電解水析氫催化劑為鉑族催化劑，但是其昂貴的價格以及有限的資源限制了鉑族催化劑的實際應用。人們開始大力研究各種非貴金屬催化劑替代鉑族催化劑用于電解水析氫，金屬磷化物因具有優異的電化學性能吸引了人們的注意，如異質原子摻雜，與碳材料復合等方法已用于提高其HER催化活性。由于Ni和Co的協同作用，NixCoyPz三元磷化物被證實相比于對應的二元金屬磷化物Ni2P和CoP具有更優異的HER催化性能，但其現有催化活性和較差的穩定性仍不能滿足實際需求。
發明內容
為解決現有電解水析氫催化劑的HER催化活性和穩定性無法滿足實際需求的問題，本發明提供了一種電解水析氫催化劑NiCoP/NF@PANI復合材料及其制備方法。
本發明的技術方案：
一種電解水析氫催化劑NiCoP/NF@PANI復合材料，該復合材料包括在泡沫鎳上均勻生長的NiCoP納米線陣列電極和均勻覆蓋在所述NiCoP納米線陣列電極表面的PANI層。
進一步的，所述NiCoP納米線陣列電極中納米線結構的直徑為80nm，長為1μm；所述PANI層的厚度為10nm。
一種電解水析氫催化劑NiCoP/NF@PANI復合材料的制備方法，包括如下步驟：
步驟一、制備NiCoOH/NF前驅體：
按一定摩爾體積比準備Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O、尿素、NH4F和去離子水，將Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O加入到去離子水中攪拌一定時間，再加入尿素和NH4F繼續攪拌一定時間；將攪拌所得混合溶液與泡沫鎳共同放入反應釜中，一定溫度下保溫一定時間得到NiCoOH/NF前驅體；
步驟二、制備NiCoP/NF納米線陣列電極：
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