[發明專利]花狀A-NCo2

有效

• 申請號: 202010108391.4
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111186829B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 龐歡;郭曉雯;張永才;肖瀟;程炎
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明公開了一種花狀A?NCo₂P₂O₇納米材料及其制備方法，包括以下步驟：將銨鹽與磷酸鹽溶于去離子水與乙二醇的混合溶液中，制得銨鹽與磷酸鹽的混合溶液；將二價鈷鹽溶于上述銨鹽與磷酸鹽的混合溶液中，經常溫攪拌24小時后，取得反應生成的沉淀物；將沉淀物用水和乙醇多次洗滌后干燥，得到前驅體材料；將前驅體材料在300~400℃條件下進行熱分解反應，即得花狀A?NCo₂P₂O₇納米材料。該磷酸鈷材料特殊的多孔花狀結構和其無定形狀態，大大提高了在氧析出反應(OER)等方面的電催化性能，同時，超薄的膜層可使電子快速傳遞到載體電極上，大大提高了反應速率。

技術領域

本發明涉及電催化分解水技術領域，具體涉及一種花狀A-NCo₂P₂O₇納米材料、制備方法及其在電催化中的應用。

背景技術

化石燃料的過渡消耗及其所引起的環境污染問題，迫使人們不斷尋求清潔可再生能源。電催化反應可以直接將化學能轉換為電能，且具有較高的轉化效率和環境友好等優點。目前來看，燃料電池和金屬空氣電池是十分具有應用前景的新型能源裝置。傳統上用金屬氧化物(如RuO₂和IrO₂)和貴金屬(如Pt)作為催化劑來加速析氧(OER)反應和氧還原(ORR)反應。然而，貴金屬基催化劑通常成本較高、選擇性低。因此，尋找低成本且高效的非貴金屬材料用于電催化用于替代貴金屬基電極材料迫在眉睫。

發明內容

針對以上現有技術的缺陷，本發明的目的是提出一種花狀A-NCo₂P₂O₇納米材料及其制備方法。

實現本發明目的的技術方案是：一種花狀A-NCo₂P₂O₇納米材料及其制備方法，包括以下步驟：

1)將銨鹽與磷酸鹽溶于去離子水與乙二醇的混合溶液中，制得銨鹽與磷酸鹽的混合溶液；

2)將二價鈷鹽溶于上述銨鹽與磷酸鹽的混合溶液中，經常溫攪拌24小時后，取得反應生成的沉淀物；

3)將沉淀物用水和乙醇多次洗滌后干燥，得到前驅體材料；

4)將前驅體材料在300～400℃條件下進行熱分解反應，即得花狀A-NCo₂P₂O₇納米材料。

進一步地，本發明所述的銨鹽為NH₄Cl，磷酸鹽為(NH₄)₃PO₄，二價鈷鹽為CoCl₂。由于這些鹽所帶的酸根易脫去，更容易得到所需的產物，因此優先選擇使用這些鹽。

進一步地，為了取得形貌最佳且性能最優的產物，去離子水和乙二醇的體積比為1:1；銨鹽和磷酸鹽、二價鈷鹽的投料摩爾比為3∶1∶1。

進一步地，熱分解反應溫度為400℃，熱分解反應時間為1h。在此比例下所得到的納米材料的形貌和性能較好。經反復實驗證明，在此條件下，能夠合成形貌均一、純度較高的花狀A-NCo₂P₂O₇，是最佳工藝條件。

本發明另一目的還提出采用以上方法制成的花狀A-NCo₂P₂O₇納米材料在電催化中的應用。

具體應用步驟是：超聲條件下，將所述花狀A-NCo₂P₂O₇納米材料溶解在萘酚水溶液中，再修飾在玻碳電極上，得到修飾的玻碳電極。