[發明專利]雙金屬磷化物及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010518266.0
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN113772644A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 邱永福;花開慧;陳孝東;陳易;范洪波;金具濤
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: C01B25/08
• 分類號: C01B25/08;C01C3/12;C25B1/04;C25B11/075;B01J27/185;B01J35/10
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 林青中

本發明涉及一種雙金屬磷化物及其制備方法和應用。該雙金屬磷化物的制備方法包括以下步驟：將鐵氰化鉀和鈷鹽進行共沉淀反應，制成鐵鈷普魯士藍；及在保護氣氛下，將鐵鈷普魯士藍進行磷化處理，制成雙金屬磷化物。該雙金屬磷化物的制備方法簡便，采用的原材料成本低、容易獲得，可實現工業化規模生產，按照該方法制得的雙金屬磷化物具有豐富的多孔結構，呈規則的立方塊形貌，粒徑較為均勻，在催化劑領域或電極材料領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及金屬磷化物技術領域，特別是涉及一種雙金屬磷化物及其制備方法和應用。

背景技術

隨著化石燃料的不斷消耗，為了滿足當今巨大的能源需求，各種新能源產出計劃受到廣泛關注。氫能作為一種污染少的清潔能源，有望成為化石燃料的最有效替代品。

氫能的制備方法主要為電化學分解水制氫(hydrogen evolution reaction，HER)，電化學分解水制氫是在充滿電解液的電解槽中通入直流電，以使水分子在電極上發生電化學反應而分解成氫氣和氧氣。該方法具有效率高、環境友好、產氣純度高以及能量波動適應性強等優點。為了進一步降低分解水的過電位，減少反應消耗的能量，一般會添加催化劑，Pt、Pd等貴金屬及其氧化物等對于電催化分解水具有優異的催化活性，但貴金屬基催化劑的稀缺性和高成本使其不能廣泛用于工業生產中。

發明內容

基于此，有必要提供一種成本較低的可應用于制備電解水制氫的催化劑的雙金屬磷化物及其制備方法。

一種雙金屬磷化物的制備方法，包括以下步驟：

將鐵氰化鉀和鈷鹽進行共沉淀反應，制成鐵鈷普魯士藍；及

在保護氣氛下，將所述鐵鈷普魯士藍進行磷化處理，制成雙金屬磷化物。

上述雙金屬磷化物的制備方法簡便，采用的原材料成本低、容易獲得，可實現工業化規模生產，按照該方法制得的雙金屬磷化物具有豐富的多孔結構，呈規則的立方塊形貌，粒徑較為均勻，在催化劑領域或電極材料領域具有廣闊的應用前景。

此外，上述雙金屬磷化物的制備方法以普魯士藍類似物為雙金屬前驅體，通過磷化處理制備出獨特的雙金屬磷化物可發揮兩種不同金屬離子的協同作用，改變催化劑電子結構，提供更多表面反應活性位點，從而提高催化劑的催化效率與穩定性。所以，相對于單金屬磷化物，雙金屬磷化物不僅具有更好的導電性，更有利于電子傳輸，還可進一步降低電荷轉移的界面電阻和表面反應動力學能壘，進一步提高電催化活性。

在其中一個實施例中，所述鐵鈷普魯士藍的化學式為Fe_0.667Co(CN)₄(H₂O)₄。

在其中一個實施例中，所述將鐵氰化鉀和鈷鹽進行共沉淀反應的步驟包括：將絡合劑、所述鐵氰化鉀、所述鈷鹽和水混合反應。

在其中一個實施例中，所述將絡合劑、所述鐵氰化鉀、所述鈷鹽和水混合反應的步驟包括：

將鐵氰化鉀溶于水，形成鐵氰化鉀溶液；

將鈷鹽溶于水，形成鈷鹽溶液；及

將所述鐵氰化鉀溶液、所述鈷鹽溶液和絡合劑混合反應。

在其中一個實施例中，所述絡合劑選自檸檬酸鈉及檸檬酸中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述鈷鹽選自硝酸鈷、硫酸鈷、碳酸鈷、氯化鈷、溴化鈷、碘化鈷及氟化鈷中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述磷化處理中的磷源選自次磷酸鈉、次磷酸鉀及磷化氫中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述磷化處理的溫度為350℃～650℃。