[發(fā)明專利]一種過渡金屬磷化物納米材料及其制備方法和應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201911143096.6 | 申請日： | 2019-11-20 |
| 公開（公告）號： | CN110921641B | 公開（公告）日： | 2021-05-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 陳帥;樊衛(wèi)斌;喬巖 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所 |
| 主分類號： | C01B25/08 | 分類號： | C01B25/08;B82Y30/00;B82Y40/00;H01M4/86;H01M4/90;H01M8/1009 |
| 代理公司： | 北京天瀾智慧知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11558 | 代理人： | 尚繼棟;師琦 |
| 地址： | 030001 *** | 國省代碼： | 山西;14 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 過渡 金屬 磷化 納米 材料 及其 制備 方法 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明提供一種過渡金屬磷化物納米材料及其制備方法和應(yīng)用，所述過渡金屬磷化物納米材料具有多孔、空心結(jié)構(gòu)，且包含NiCoP、CoP和CoP2，所述過渡金屬磷化物納米材料的顆粒呈球狀，且球體壁由直徑為5?20nm的小顆粒組成，顆粒之間有空隙；所述過渡金屬磷化物納米材料的比表面積為20?100m2/g。本發(fā)明提供的過渡金屬磷化物納米材料的催化活性高、穩(wěn)定性好，且制備方法簡單、重復(fù)性好，有利于實現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于金屬磷化物納米材料技術(shù)領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及一種過渡金屬磷化物納米材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)
過渡金屬磷化物作為一種非貴金屬催化劑，由于其良好的電子結(jié)構(gòu)效應(yīng)、高的導(dǎo)電性和較好的耐用性，以及在寬范圍pH下獨特的電催化性能而備受關(guān)注。由于各組分的協(xié)同催化作用，雙組分過渡金屬磷化物催化劑的電催化性能明顯優(yōu)于單組分金屬磷化物催化劑。雙組分過渡金屬磷化物催化劑可以通過合理組合不同的組分，實現(xiàn)異質(zhì)界面上原子的重排和電子結(jié)構(gòu)的調(diào)整，從而調(diào)節(jié)表面物種的結(jié)合能、轉(zhuǎn)變和遷移。然而，目前的雙組分過渡金屬磷化物催化劑由于其形態(tài)結(jié)構(gòu)簡單(如非多孔結(jié)構(gòu)等)而導(dǎo)致其催化活性較低，反應(yīng)物種無法充分反應(yīng)。
近年來，已開發(fā)出具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)、催化活性較高的三組分催化劑，但這些催化劑的穩(wěn)定性較差，且制備方法較復(fù)雜，重復(fù)性差，不利于實現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
因此，如何提供一種催化活性高、穩(wěn)定性好、且制備方法簡單、重復(fù)性好的過渡金屬磷化物材料成為本領(lǐng)域亟待解決的課題。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的一個目的在于提供一種過渡金屬磷化物納米材料，該納米材料的催化活性高、穩(wěn)定性好，且制備方法簡單、重復(fù)性好，有利于實現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種過渡金屬磷化物納米材料的制備方法。
本發(fā)明的又一個目的在于提供一種過渡金屬磷化物納米材料作為甲醇燃料電池中的電極反應(yīng)催化劑的應(yīng)用。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種過渡金屬磷化物納米材料，該過渡金屬磷化物納米材料具有多孔、空心結(jié)構(gòu)，且包含NiCoP、CoP和CoP2，所述過渡金屬磷化物納米材料的顆粒呈球狀，且球體壁由直徑為5-20nm的小顆粒組成，顆粒之間有空隙；所述過渡金屬磷化物納米材料的比表面積為20-100m2/g。
在一些實施方案中，所述過渡金屬磷化物納米材料以硝酸鎳、硝酸鈷、丙三醇、異丙醇和次磷酸鈉為原料制成；
優(yōu)選地，所述過渡金屬磷化物納米材料的球體壁由直徑為15nm的小顆粒組成。
本發(fā)明進一步提供如上所述的過渡金屬磷化物納米材料的制備方法，該方法包括以下步驟：
a)采用硝酸鎳、硝酸鈷、丙三醇、異丙醇和水為原料，利用溶劑熱反應(yīng)制備Ni-Co-丙三醇前驅(qū)體；
b)將Ni-Co-丙三醇前驅(qū)體進行低溫熱解處理，得到NiCo2O4；
c)將所得NiCo2O4進行原位磷化，得到NiCoP/CoP/CoP2三組分過渡金屬磷化物納米材料。
在一些實施方案中，所述方法包括以下步驟：
a)將硝酸鎳和硝酸鈷溶于異丙醇中，隨后加入丙三醇和水形成混合溶液，對混合溶液進行加熱，使混合溶液反應(yīng)得到產(chǎn)物，然后將所得產(chǎn)物離心、洗滌、干燥，得到Ni-Co-丙三醇前驅(qū)體；
b)將Ni-Co-丙三醇前驅(qū)體在空氣氣氛下進行低溫熱解處理，反應(yīng)后將所得產(chǎn)物離心、洗滌、干燥，得到NiCo2O4；
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