[發明專利]一種三維電解復合析氫材料的制備方法

有效

• 申請號: 202011480359.5
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112626554B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 曾令平;劉佳興;賈友祿;肖逸鋒
• 申請（專利權）人: 永州市產商品質量監督檢驗所
• 主分類號: C25B11/091
• 分類號: C25B11/091;C25B1/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 金東

本發明公開了一種三維電解復合析氫材料的制備方法，屬于析氫材料技術領域；本發明先采用化學鍍工藝制備了鎳鈷磷粉末，并對其進行聚乙烯醇浸漬改性處理，同時制備了氧化銅粉末和石墨?鎳鈷磷前驅體，之后燒結制備得到石墨?鎳鈷磷?氧化銅三維復合析氫材料；本發明制備方法簡單，制備成本低廉，可大范圍推廣；石墨?鎳鈷磷?氧化銅三維復合析氫材料結合強度高，機械強度大，使用壽命長，具有良好的電催化析氫性能，重復使用性能好。

技術領域

本發明涉及析氫材料技術領域，特別是涉及一種三維電解復合析氫材料的制備方法。

背景技術

最近，人類面臨著日益嚴重的環境污染和能源危機，當前開發和利用清潔有效的能源是解決目前危機的重要挑戰之一。從能源清潔及可循環的角度考慮，氫能作為一種高效、清潔、環保的二次能源具有資源豐富，熱值高，環保無污染，利用形式多樣等特點，已被普遍認為氫是一種理想的新能源，有著無可比擬的巨大優勢和無限廣闊的應用前景。然而如何通過有效的途徑獲得較為廉價的氫能源，是目前科研工作者研究的主要內容之一，地球上水資源豐富，通過水的電解獲得氫氣是有效的途徑之一，但是水的電解能源轉化效率低是制約其工業化生產的因素之一，因此設計和開發高性能的電解水的催化劑具有極其重要的意義。

制備氫氣的方法有很多，最綠色環保的方法是電解水制備氫氣-HER。目前，最高效的電解水析氫催化劑為鉑族催化劑，但是其昂貴的價格以及有限的資源限制了鉑族催化劑的實際應用。人們開始大力研究各種非貴金屬催化劑替代鉑族催化劑用于電解水析氫，金屬磷化物因具有優異的電化學性能吸引了人們的注意，如異質原子摻雜，與碳材料復合等方法已用于提高其HER催化活性。由于Ni和Co一樣具有自催化性能，Ni和Co可協同作用，NixCoyPz三元磷化物被證實相比于對應的二元金屬磷化物Ni₂P和CoP具有更優異的HER催化性能，但其現有催化活性和較差的穩定性仍不能滿足實際需求。石墨具有來源廣泛、穩定性好、價格低廉、電化學性能良好等優點，在催化劑載體、能源存儲、電催化等領域具有廣泛的應用，并且在碳基團中摻雜氮、硫、磷等雜原子可以調節碳的電子排布、電荷密度、產生缺陷、形成豐富的電催化活性位點，在鋰離子電池、電化學析氫析氧反應、電催化氧還原等方面具有重要的應用。將石墨與NixCoyPz三元磷化物結合以提高其催化活性和穩定性，但仍存在不能重復使用，機械強度差，使用壽命短等問題。目前尚未見到有關石墨-鎳鈷磷-氧化銅三維復合析氫材料的研究報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種三維電解復合析氫材料的制備方法，以解決上述現有技術存在的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種三維電解復合析氫材料的制備方法，包括以下步驟：

1.一種三維電解復合析氫材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)石墨粉末的預處理：

①首先將平均粒徑為0.5μm的石墨粉末加入到盛有蒸餾水的容器中，石墨粉末與蒸餾水的質量比為1：30，加熱煮沸5h后將懸浮溶液自然冷卻至室溫，過濾收集石墨粉末；

②然后配制質量百分濃度為15％的硝酸溶液，將步驟①的石墨粉末加入到硝酸溶液中浸泡30min，石墨粉末與硝酸溶液的質量比為1：8，之后對石墨粉末進行離心分離，并用蒸餾水離心洗滌石墨粉末至洗滌水為中性；然后將洗滌后的石墨粉末置于烘箱中于80℃溫度下烘干，待其烘干后，將其研磨成平均粒徑為0.5μm的超細粉末；

(2)鎳磷粉末制備所用化學鍍液的配制：

①所用化學原料：硫酸鎳、次亞磷酸鈉、檸檬酸、丁二酸、乙酸鈉、氟化氫銨，其用量有如下質量比例關系：硫酸鎳：次亞磷酸鈉：檸檬酸：丁二酸：乙酸鈉：氟化氫銨＝25～30：10～15：10～15：3～5：3～5：3～5；

②化學鍍鎳磷鍍液的配制：