[發(fā)明專(zhuān)利]一種釩摻雜過(guò)渡金屬氮化物的制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910964187.X
• 申請(qǐng)日: 2019-10-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110787824B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉媛媛;周鵬;黃柏標(biāo);張曉陽(yáng);秦曉燕;王澤巖;王朋;鄭昭科;張倩倩;程合鋒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J27/24
• 分類(lèi)號(hào): B01J27/24;C25B1/04;C25B11/06
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發(fā)明涉及渡金屬氮化物的制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種釩摻雜過(guò)渡金屬氮化物的制備方法及其應(yīng)用。所述方法包括：將鎳源、鉬源和釩源混合均勻，在泡沫鎳基底上水熱生長(zhǎng)釩摻雜的NiMoO₄·xH₂O前驅(qū)體；將所得到的釩摻雜的NiMoO₄·xH₂O前驅(qū)體進(jìn)行高溫氮化處理，即得到釩摻雜的Ni_0.2Mo_0.8N電極。本發(fā)明在析氫和析氧方面均具有較低的過(guò)電位和較快的動(dòng)力學(xué)速率，表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化分解水性能。另外，本發(fā)明制備的釩摻雜的Ni_0.2Mo_0.8N電極材料在析氫和析氧方面均展現(xiàn)出了優(yōu)異的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及過(guò)渡金屬氮化物的制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種釩摻雜過(guò)渡金屬氮化物的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

本發(fā)明背景技術(shù)中公開(kāi)的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

由于化石燃料儲(chǔ)量有限且不可再生，因此隨著社會(huì)的發(fā)展，能源危機(jī)變得日益嚴(yán)重。氫能源由于具有高燃燒值，清潔無(wú)污染且可再生的優(yōu)勢(shì)，近些年來(lái)受到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。在眾多析氫技術(shù)當(dāng)中，電催化分解水析氫作為一項(xiàng)較為切實(shí)可行的技術(shù)目前也得到了越來(lái)越多的關(guān)注。電催化分解水分為陰極析氫和陽(yáng)極析氧兩個(gè)部分。目前性能最好且應(yīng)用最多的析氫和析氧催化劑分別是貴金屬Pt/C和RuO₂/IrO₂。由于貴金屬儲(chǔ)量稀少且價(jià)格昂貴，因此，發(fā)展高效的非貴金屬基電催化析氫和析氧材料來(lái)取代貴金屬成為了當(dāng)前研究的重點(diǎn)。在眾多備選的非貴金屬基電催化分解水材料中，過(guò)渡金屬氮化物，特別是NiMoN類(lèi)化合物，由于其具有較高的導(dǎo)電性，較強(qiáng)的耐腐蝕性因而備受研究者的青睞，例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)201910223899.6公開(kāi)了一種碳包覆氮化鎳鉬復(fù)合材料，該材料以氮化鎳鉬合金為內(nèi)核，將其與含氮碳的有機(jī)物固體混合加熱后得到碳包覆氮化鎳鉬復(fù)合材料，展現(xiàn)了優(yōu)良的電催化析氫性能和抗氧化性能，而且具有良好的耐蝕性。

發(fā)明內(nèi)容

然而，本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)：由于NiMoN對(duì)水，對(duì)活性氫以及含氧中間體的吸附仍然沒(méi)有達(dá)到理想的程度，因此通過(guò)NiMoN分解水的過(guò)電位仍然較大，仍然不能滿(mǎn)足目前的需求。

為此，本發(fā)明基于過(guò)渡金屬氮化物，提出了一種釩摻雜Ni_0.2Mo_0.8N的制備方法，以進(jìn)一步降低過(guò)渡金屬氮化物NiMoN分解水的過(guò)電位，將這種材料用于電催化分解水時(shí)，表現(xiàn)出了優(yōu)異的分解水效果，而且分解水的過(guò)電位得到了有效降低。

本發(fā)明第一目的：提供一種釩摻雜Ni_0.2Mo_0.8N的制備方法。

本發(fā)明第二目的：提供所述方法制備的釩摻雜Ni_0.2Mo_0.8N的應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開(kāi)了下述技術(shù)方案：

首先，本發(fā)明公開(kāi)一種釩摻雜Ni_0.2Mo_0.8N的制備方法，包括如下步驟：

(1)通過(guò)水熱法合成釩摻雜的NiMoO₄·xH₂O材料。

(2)將釩摻雜的NiMoO₄·xH₂O材料作為前驅(qū)體，通過(guò)高溫氮化處理，得到釩摻雜的Ni_0.2Mo_0.8N。

其次，本發(fā)明公開(kāi)所述方法制備的釩摻雜Ni_0.2Mo_0.8N在電催化分解水中的應(yīng)用，如用于電催化分解水制備氫氣。