[發(fā)明專利]一種多孔CoO/CoP納米管及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010434540.6
• 申請(qǐng)日: 2020-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN111437846B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐林;顧敏怡;賈清揚(yáng);朱彥博;唐亞文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京師范大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/185
• 分類號(hào): B01J27/185;B01J35/10;C25B1/04;C25B1/50;C25B11/091
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種多孔CoO/CoP納米管及其制備方法和其作為析氫反應(yīng)催化劑的應(yīng)用，本發(fā)明以鈷鹽為金屬源，天冬氨酸為配位劑，通過溶劑熱反應(yīng)預(yù)先制備鈷?天冬氨酸配合物，然后先將其煅燒氧化，再磷化處理，即得到所述多孔CoO/CoP納米管。本發(fā)明提供了一種新型的多孔CoO/CoP納米管的制備方法，通過簡(jiǎn)便、可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)的自犧牲模板法制備多孔CoO/CoP納米管，該方法工藝簡(jiǎn)單易行、操作簡(jiǎn)單、可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多孔CoO/CoP納米管及其制備方法和其作為析氫反應(yīng)催化劑的應(yīng)用，屬于Co基納米管材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

能源危機(jī)和環(huán)境污染是目前人類所必須面對(duì)的兩大難題，開發(fā)新技術(shù)、新能源是解決這兩個(gè)問題的關(guān)鍵，也是科研領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，諸如太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等一系列新能源應(yīng)運(yùn)而生，其中氫能作為一種高效清潔的可再生能源，被認(rèn)為是未來最具發(fā)展前景的新型能源載體。在眾多制氫的方法中，電解水制氫因其高效、綠色、環(huán)保、原料豐富等優(yōu)點(diǎn)脫穎而出，電解所需要的電能可由太陽(yáng)能、風(fēng)能等供給，因此，電解水制氫也是一種重要的能源轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)的手段。雖然貴金屬鉑族金屬(PGMs)是最先進(jìn)的電催化劑，但其稀缺性和高成本嚴(yán)重阻礙了其廣泛的商業(yè)應(yīng)用。目前，非貴金屬催化劑的發(fā)展是當(dāng)今重要的科學(xué)問題之一。包括雜原子摻雜納米碳、過渡金屬硫族化合物、碳化物、氮化物、氧化物、磷酸鹽等。其中過渡金屬磷化物(TMPs)是高活性、低成本的催化劑的典型代表，有望替代貴金屬用于電解水。但這些材料電導(dǎo)率低，本征活性低，性能差。需要進(jìn)一步提高其催化性能的策略，包括雜化復(fù)合，電子調(diào)控，設(shè)計(jì)納米結(jié)構(gòu)。開發(fā)高效、低成本的電催化劑是電解水的核心。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供了多孔CoO/CoP納米管及其制備方法，以及該方法制得的電極材料在析氫反應(yīng)方面的應(yīng)用。本發(fā)明通過一種簡(jiǎn)易通用的自犧牲模板法制備鈷-天冬氨酸配合物前驅(qū)體，經(jīng)過先氧化后磷化生成多孔CoO/CoP納米管，表現(xiàn)出優(yōu)異的HER性能和穩(wěn)定性。

技術(shù)方案：為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種多孔CoO/CoP納米管的制備方法，包括以鈷鹽為金屬源，天冬氨酸為配位劑，通過溶劑熱反應(yīng)預(yù)先制備鈷-天冬氨酸配合物，然后先將其煅燒氧化，再磷化處理，即得到所述多孔CoO/CoP納米管。

作為優(yōu)選：

所述鈷鹽選自Co(NO₃)₂和CoCl₂中的一種或兩種。

所述溶劑熱反應(yīng)，是將天冬氨酸、鈷鹽和氫氧化鈉加入水和乙二醇的混合溶液中，混勻后，在140～200℃下進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間4-10h。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述水和乙二醇的混合溶液中，水和乙二醇的體積比為(0.1～99)：1；所述天冬氨酸、鈷鹽和氫氧化鈉的摩爾比為(0.01～1)：(0.01～1)：(0.01～1)。

所述煅燒氧化，是將所述線狀鈷-天冬氨酸配合物在氧氣氣氛中，以程序升溫的方式加熱到300～400℃煅燒氧化，保持3-8h，進(jìn)一步優(yōu)選300℃煅燒氧化。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述程序升溫的速率為0.5～10℃/min。

所述磷化處理，是將煅燒氧化后產(chǎn)品與次亞磷酸鈉在惰性氣氛中，以程序升溫的方式加熱至300～350℃，保持20-80min，進(jìn)行磷化。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述惰性氣氛包括Ar、Ar/H₂、N₂中的至少一種；所述程序升溫的速率為1～20℃/min。

本發(fā)明還提供了由所述方法制備的多孔CoO/CoP納米管。

以及所述的多孔CoO/CoP納米管作為析氫反應(yīng)催化劑的應(yīng)用。