[發(fā)明專利]一種電解水制氫用催化劑CoPx

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010412218.3
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111389430B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李保軍;李中爽;劉艷艷
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: B01J27/185
• 分類號: B01J27/185;C25B1/04;C25B11/091
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41131
• 代理人: 張智偉

本發(fā)明屬于電解水制氫技術(shù)領(lǐng)域，公開一種電解水制氫用催化劑CoP_xS_y/MWCNTs及其制備方法。所述催化劑CoP_xS_y/MWCNTs為磷摻雜CoS₂納米片與多壁碳納米管的復(fù)合材料，其中，0＜y＜2，x=2?y。制備方法：將MWCNTs超聲分散在1#水中，制得懸浮液；將Co(NO₃)₂·6 H₂O、Al(NO₃)₃·6 H₂O和CO(NH₂)₂溶于2#水中，攪拌溶解至澄清，攪拌下加入到所得懸浮液中，然后攪拌均勻，移入反應(yīng)釜中，120?150℃水熱反應(yīng)6?9 h，冷卻后離心、洗滌、干燥，制得CoAl?LDH/MWCNTs復(fù)合材料；將CoAl?LDH/MWCNTs復(fù)合材料在NaOH溶液中室溫浸泡，過濾，洗滌、干燥，獲得α?Co(OH)/MWCNTs樣品；將α?Co(OH)/MWCNTs置于管式爐下游、P₂S₅置于管式爐上游，在惰性氣氛下，升溫至450?550℃保持1?2 h，冷卻后獲得催化劑CoP_xS_y/MWCNTs。本發(fā)明所制備的CoP_xS_y/MWCNTs催化劑用于電解水制氫具有超高的活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電解水制氫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電解水制氫用催化劑CoP_xS_y/MWCNTs及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著環(huán)境污染的加劇和化石燃料的不斷消耗，不斷促使研究者致力于發(fā)展高效、清潔和可再生能源。在各種可持續(xù)能源中，氫能，因其能量密度高、環(huán)境友好、來源豐富及可再生等特性，被認為是綠色能源，是未來取代傳統(tǒng)化石燃料的最有希望的清潔能源候選者之一。

電解水制氫技術(shù)被認為是可持續(xù)制氫的理想方法，析氫反應(yīng)（HER），作為電解水的一個重要過程，已經(jīng)引起了研究者的廣泛關(guān)注，這就要求高效的電催化劑用于HER，以降低過電位，提高能量利用率。目前，在傳統(tǒng)貴金屬中，Pt基材料依然被認為是最有效的HER催化劑，但是其價格昂貴和儲量低限制了大規(guī)模的實際應(yīng)用。

因此，研究開發(fā)廉價高效的非貴金屬催化劑是實現(xiàn)低成本電解水制氫的關(guān)鍵科學(xué)問題之一，也是目前該領(lǐng)域的研究熱點和重點。各種非貴金屬基HER電催化劑，包括過渡金屬硫化物、硒化物、磷化物、碳化物和氮化物等由于其具有高效的電催化性能而被廣泛研究，用以取代貴金屬催化劑。硫化鈷作為非貴金屬材料的一種，由于其獨特的特性（如成本低、易于調(diào)控結(jié)構(gòu)），在電催化方向具有廣泛應(yīng)用。摻雜其它元素可以調(diào)控原有結(jié)構(gòu)的電子結(jié)構(gòu)，對硫化鈷原位摻雜P，可以調(diào)控材料電子結(jié)構(gòu)，增加活性位點，已經(jīng)在各種情況下表現(xiàn)出極好的電化學(xué)性能，被認為是一種有前景的電化學(xué)HER催化劑。CNTs因其高的導(dǎo)電性而作為復(fù)合材料的應(yīng)用優(yōu)勢已經(jīng)得到證實，其原位生長的納米片可以與CNTs表面接觸阻止材料聚集，并且進一步增加了材料的導(dǎo)電性和反應(yīng)傳質(zhì)，從而改善催化性能。因此，P摻雜CoS₂納米片通過復(fù)合CNTs有望達到理想的接近貴金屬的催化性能。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種電解水制氫用催化劑CoP_xS_y/MWCNTs及其制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種電解水制氫用催化劑CoP_xS_y/MWCNTs，所述催化劑CoP_xS_y/MWCNTs為磷摻雜CoS₂納米片與多壁碳納米管的復(fù)合材料，其中，CoP_xS_y代表磷摻雜CoS₂納米片，MWCNTs代表多壁碳納米管，0＜y＜2，x=2-y。

制備方法，步驟如下：