[發(fā)明專利]一種具有海膽狀形貌的整體式過渡金屬磷化物電催化劑及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110096194.X
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112909271A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王平;唐漂萍;溫禾
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/88;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.一種具有海膽狀形貌的整體式過渡金屬磷化物電催化劑，其特征在于，所述電催化劑由過渡金屬磷化物和載體材料組成，所述過渡金屬磷化物負載于載體材料表面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有海膽狀形貌的整體式過渡金屬磷化物電催化劑，其特征在于，所述過渡金屬磷化物為活性相；所述過渡金屬是指Fe、Co、Ni、Cu、W、Mo、Mn中一種或數(shù)種的組合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有海膽狀形貌的整體式過渡金屬磷化物電催化劑，其特征在于，所述過渡金屬磷化物具有海膽狀形貌結(jié)構(gòu)，所述海膽狀形貌結(jié)構(gòu)的直徑為3～10μm；所述海膽狀形貌結(jié)構(gòu)由納米線組成，所述納米線的直徑為10～50nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有海膽狀形貌的整體式過渡金屬磷化物電催化劑，其特征在于，所述載體材料選自泡沫金屬，金屬網(wǎng)，碳布，碳紙或其他具有獨立骨架結(jié)構(gòu)的多孔碳材料。

5.權(quán)利要求1～4任一項所述的一種具有海膽狀形貌的整體式過渡金屬磷化物電催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下制備步驟：

將載體材料加入到含有過渡金屬鹽和沉淀劑的水溶液中，經(jīng)80～180℃水熱反應(yīng)，在所述載體材料表面生長具有海膽狀結(jié)構(gòu)的過渡金屬堿式碳酸鹽前驅(qū)體，經(jīng)后續(xù)清洗、干燥后，在氫氣與惰性氣體組成的混合氣氛及150～600℃溫度條件下發(fā)生還原熱處理反應(yīng)，在獲得負載于載體材料的單金屬相或合金相后，再經(jīng)250～500℃磷化熱處理即制得具有海膽狀結(jié)構(gòu)的過渡金屬磷化物電極材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有海膽狀形貌的整體式過渡金屬磷化物電催化劑的制備方法，其特征在于，所述過渡金屬鹽是指過渡金屬的鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽、氨基磺酸鹽、醋酸鹽或過渡金屬的其他含氧或不含氧酸鹽中一種或數(shù)種的組合，所述水溶液中過渡金屬離子的濃度為0.0001～0.3M；所述過渡金屬是指Fe、Co、Ni、Cu、W、Mo或Mn的一種或數(shù)種的組合。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有海膽狀形貌的整體式過渡金屬磷化物電催化劑的制備方法，其特征在于，所述沉淀劑為氨水、六亞甲基四胺、草酸二甲酯、草酸二乙酯、尿素、氯乙醇中的至少一種，所述水溶液中沉淀劑的濃度為0.0001～0.6M；所述水熱反應(yīng)的時間為4～48小時。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有海膽狀形貌的整體式過渡金屬磷化物電催化劑的制備方法，其特征在于，所述還原熱處理的時間為1～6小時，升溫速率為2～10℃/分鐘；所述惰性氣體指氬氣；所述混合氣氛中氫氣與氬氣的體積比例為0.05～1：1。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有海膽狀形貌的整體式過渡金屬磷化物電催化劑的制備方法，其特征在于，所述磷化熱處理的前驅(qū)體為次亞磷酸鈉，升溫速率為2～10℃/分鐘，磷化熱處理的時間為1～6小時；所述磷化熱處理在惰性氣體載流下進行，所述惰性氣體載流的流速為30～200毫升/分鐘。

10.權(quán)利要求1～4任一項所述的一種具有海膽狀形貌的整體式過渡金屬磷化物電催化劑在水合肼燃料電池陽極肼氧化反應(yīng)中的應(yīng)用。