[發明專利]氮和磷雙摻雜碳包覆磷化鉬催化劑的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202011015624.2
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112108165A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 余愿;林宋敏;孫東峰;許并社;孟方友;楚文慧;高凡凡;張旭棟
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B01J27/19
• 分類號: B01J27/19;B01J27/24;B01J37/08;C25B1/04;C25B11/06
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 徐云俠

本發明屬于催化劑制備技術領域，具體涉及一種氮和磷雙摻雜碳包覆磷化鉬的制備方法，具體按照以下步驟進行：以植酸、四水鉬酸銨及三聚氰胺為反應原料，溶解后低溫干燥得前驅體，再將前驅體在惰性條件下逐漸升溫并保持，即得氮和磷雙摻雜碳包覆磷化鉬催化劑。本發明提供的氮和磷雙摻雜碳包覆磷化鉬催化劑的制備方法，使用的原料價格低廉，制備周期短、方法簡單，所需設備簡單，適合大規模生產。

技術領域

本發明屬于催化劑制備技術領域，具體涉及一種氮和磷雙摻雜碳包覆磷化鉬的制備方法及其應用。

背景技術

隨著化石燃料的大量消耗，隨之帶來的是嚴峻的環境問題和能源問題，故開發清潔、環境友好、再生能源迫在眉捷。氫能具有能量密度高、產物清潔、燃燒熱值高等優點，被認為是傳統的化石燃料的理想替代者。在眾多的制備的方法中，電解水制氫工藝簡單，產物清潔，是一種獲得高效的氫氣的途徑，但其反應動力學緩慢需要電位較高，制備過程會消耗額外的能量，故高活性催化劑的加入是關鍵。目前，貴金屬的催化性能是最好的，但是由于價格昂貴和貯量少，妨礙了其商業化應用。開發資源豐富、高效、穩定性突出等的非金貴屬催化劑代替貴金屬，在未來可實現大規模生產。金屬磷化物催化劑如磷化鐵、磷化鉬等由于其優異的催化性能得到廣泛關注。

制備磷化鉬催化劑的方法有很多，其中最廣泛使用的方法是程序升溫還原法，是以鉬酸銨和磷酸銨為原料，經煅燒形成氧化前驅體，再利用程序升溫還原法得到MoP催化劑，但現有的制備方法周期長，使用的原料較為昂貴，大規模生產成本高。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提出一種氮和磷雙摻雜碳包覆磷化鉬催化劑的制備方法，使用的原料價格低廉，制備過程簡單、安全、周期短，所需設備簡單，適合大規模生產。

本發明提供的氮和磷雙摻雜碳包覆磷化鉬催化劑的制備方法，具體按照以下步驟進行：以植酸、四水鉬酸銨及三聚氰胺為反應原料，加水溶解后，低溫干燥得前驅體，再將所述前驅體在惰性條件下以5-6℃/min的升溫速率升溫至800-1000℃，并保持2-3h，即得到氮和磷雙摻雜碳包覆磷化鉬催化劑。

優選地，所述植酸、四水鉬酸銨及三聚氰胺的摩爾比為0.001-0.005：0.0001-0.005：0.01-0.02。

優選地，所述低溫干燥是在60-80℃條件下干燥20-50min。

優選地，所述惰性條件是按90-160mL/min通入氬氣。

本發明還提供一種按照上述方法制備得到的磷化鉬催化劑。

本發明另外提供一種上述磷化鉬催化劑在電解水制氫中的應用。

本發明與現有技術相比，具有如下有益效果：

1、本發明以鉬酸銨、植酸和三聚氰胺為原料，水溶解后經低溫干燥后得到前驅體，將前驅體在惰性氛圍下，通過一鍋法就可制備得到氮和磷雙摻雜碳包覆磷化鉬催化劑，該制備過程無需復雜的步驟，制備周期短，方法簡單，且制備過程中無需有毒的磷化氫氣體和高沸點有機物，所采用的原料價格低廉、安全，所需設備簡單，適合大規模生產；

2、本發明使用的三聚氫胺，既能作為碳源，也可以作為還原劑，無需強還原劑氫氣，制備過程安全；植酸的羧基和三聚氰胺的氨基會發生脫水縮合，得到交聯大分子前驅體，同時能夠提供磷源；且制備得到的產物無需水洗便能得到氮和磷雙摻雜碳包覆磷化鉬催化劑，操作過程更加簡單。

附圖說明

圖1為實施例1提供的氮和磷雙摻雜碳包覆磷化鉬催化劑的粉末X射線衍射圖；

圖2為實施例1提供的氮和磷雙摻雜碳包覆磷化鉬催化劑的性能圖。

具體實施方式