[發(fā)明專利]一種籠狀鎳鐵雙金屬磷化物負載氮摻雜多孔碳材料的制備方法

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• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111889128A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設計）人: 封平凈;王自強;尹延謀;魏奇
• 申請（專利權）人: 淮安新能源材料技術研究院
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/10;C01B25/08;C01B32/05;C01B3/04;C25B1/04;C25B11/06
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 姜華

1.一種籠狀鎳鐵雙金屬磷化物負載氮摻雜多孔碳材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）粗糙化三聚氰胺海綿的制備：將三聚氰胺海綿剪成立方體，用去離子水在磁力攪拌器中清洗，將清洗過的海綿置于堿液中加熱粗糙化，再用去離子水清洗2～3次后干燥，得到粗糙化的三聚氰胺海綿；

2）三聚氰胺海綿包覆的鎳鐵雙金屬類普魯士藍前軀體的制備：將醋酸鎳和檸檬酸三鈉溶解在去離子水中，記為溶液 A；將步驟1）中制備的粗糙化三聚氰胺海綿放入溶液A中，超聲處理；將鐵氰化鉀溶于去離子水中，攪拌至澄清，記為溶液 B；將溶液B緩慢加入至含有三聚氰胺海綿的溶液A中，攪拌10～20分鐘后，置于室溫下老化沉淀，老化沉淀后離心、洗滌、烘箱干燥，得到三聚氰胺海綿包覆的鎳鐵雙金屬類普魯士藍立方體前軀體，命名為MS@PBACube，其中PBA Cube指立方體的鎳鐵雙金屬類普魯士藍前軀體；

3）立方體的PBA刻蝕成籠狀PBA：將步驟2）得到的MS@PBA Cube添加到由氨水、乙醇和去離子水組成的混合溶劑中，反應5～10分鐘后，用去離子水清洗離心，清洗后干燥，得到產物三聚氰胺海綿包覆的鎳鐵雙金屬類普魯士藍籠狀前軀體，記為MS@PBA Cage；

4）燒結：將步驟3）中制備的MS@PBA Cage和次磷酸鈉放入瓷舟中，次磷酸鈉放置在管式爐上游一側，樣品在氬氣氛下升溫，升溫至350～400℃退火3～5小時，隨爐冷卻至室溫，三聚氰胺海綿包覆的鎳鐵雙金屬類普魯士藍籠狀前軀體分解得到籠狀鎳鐵雙金屬磷化物負載多孔碳材料。

2.根據權利要求1所述的一種籠狀鎳鐵雙金屬磷化物負載氮摻雜多孔碳材料的制備方法，其特征在于：步驟1）中三聚氰胺海綿剪成 2 × 2 × 2 cm³的立方體，在磁力攪拌器中清洗時間為15～45分鐘，所述堿液為3.0～5.0 mol/L的氫氧化鈉溶液，所述加熱粗糙化的溫度為50～70℃，時間為30～45分鐘，所述干燥的溫度為60～80°C。

3.根據權利要求1所述的一種籠狀鎳鐵雙金屬磷化物負載氮摻雜多孔碳材料的制備方法，其特征在于：步驟2）中所述醋酸鎳、檸檬酸三鈉以及鐵氰化鉀的摩爾比為1:1.0～1.5:0.5。

4.根據權利要求1所述的一種籠狀鎳鐵雙金屬磷化物負載氮摻雜多孔碳材料的制備方法，其特征在于：步驟2）中所述超聲處理的時間為30～45分鐘，所述老化沉淀的時間為12～36小時，所述離心時離心機轉速為8000～10000 r/min ，所述洗滌為用去離子水洗滌兩到三次，所述烘箱干燥的溫度為60～80 ℃，烘箱干燥的時間為10～14小時。

5.根據權利要求1所述的一種籠狀鎳鐵雙金屬磷化物負載氮摻雜多孔碳材料的制備方法，其特征在于：步驟3）中所述氨水的濃度為25% ~ 28%，所述氨水、乙醇以及去離子水的體積比為1.0:2.0:3.0～4.0。

6.根據權利要求1所述的一種籠狀鎳鐵雙金屬磷化物負載氮摻雜多孔碳材料的制備方法，其特征在于：步驟3）中所述干燥為在60～90℃烘箱中干燥，干燥時間為3～6小時。

7.根據權利要求1所述的一種籠狀鎳鐵雙金屬磷化物負載氮摻雜多孔碳材料的制備方法，其特征在于：步驟4）中所述MS@PBA Cage和次磷酸鈉的質量比1：5～8。

8.根據權利要求1所述的一種籠狀鎳鐵雙金屬磷化物負載氮摻雜多孔碳材料的制備方法，其特征在于：步驟4）中所述升溫的速率為3～5°C/min。

9.根據權利要求1至8任意一項所述的一種籠狀鎳鐵雙金屬磷化物負載氮摻雜多孔碳材料的制備方法，其特征在于：所制得的籠狀鎳鐵雙金屬磷化物負載氮摻雜多孔碳形成復合材料,其結構通式可表示為C/N@NiFeP Cage。