[發明專利]一種多孔CoO/CoP納米管及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010434540.6
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111437846B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 徐林;顧敏怡;賈清揚;朱彥博;唐亞文
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: B01J27/185
• 分類號: B01J27/185;B01J35/10;C25B1/04;C25B1/50;C25B11/091
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種多孔CoO/CoP納米管及其制備方法和其作為析氫反應催化劑的應用，本發明以鈷鹽為金屬源，天冬氨酸為配位劑，通過溶劑熱反應預先制備鈷?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。本發明提供了一種新型的多孔CoO/CoP納米管的制備方法，通過簡便、可實現規模化生產的自犧牲模板法制備多孔CoO/CoP納米管，該方法工藝簡單易行、操作簡單、可實現大規模生產。

技術領域

本發明涉及一種多孔CoO/CoP納米管及其制備方法和其作為析氫反應催化劑的應用，屬于Co基納米管材料技術領域。

背景技術

能源危機和環境污染是目前人類所必須面對的兩大難題，開發新技術、新能源是解決這兩個問題的關鍵，也是科研領域的研究熱點，諸如太陽能、風能、生物質能等一系列新能源應運而生，其中氫能作為一種高效清潔的可再生能源，被認為是未來最具發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、環保、原料豐富等優點脫穎而出，電解所需要的電能可由太陽能、風能等供給，因此，電解水制氫也是一種重要的能源轉換與存儲的手段。雖然貴金屬鉑族金屬(PGMs)是最先進的電催化劑，但其稀缺性和高成本嚴重阻礙了其廣泛的商業應用。目前，非貴金屬催化劑的發展是當今重要的科學問題之一。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。但這些材料電導率低，本征活性低，性能差。需要進一步提高其催化性能的策略，包括雜化復合，電子調控，設計納米結構。開發高效、低成本的電催化劑是電解水的核心。

發明內容

發明目的：為解決上述技術問題，本發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方面的應用。本發明通過一種簡易通用的自犧牲模板法制備鈷-天冬氨酸配合物前驅體，經過先氧化后磷化生成多孔CoO/CoP納米管，表現出優異的HER性能和穩定性。

技術方案：為了達到上述發明目的，本發明所采用的技術方案如下：

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，通過溶劑熱反應預先制備鈷-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，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℃下進行溶劑熱反應，反應時間4-10h。

進一步優選，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，進一步優選300℃煅燒氧化。

進一步優選，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，進行磷化。

進一步優選，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催化劑的應用。