[發明專利]一種氮摻雜多孔炭負載磷化鈷/磷化鎳的制備方法

有效

• 申請號: 202110448203.7
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113265672B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 孫偉;朱林;黃玉豪;王寶麗;閆麗君;邵波;張艷
• 申請（專利權）人: 海南師范大學
• 主分類號: C25B11/031
• 分類號: C25B11/031;C25B11/052;C25B11/065;C25B11/091;C25B1/04
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 趙徐平

本發明公開了一種氮摻雜多孔炭負載磷化鈷/磷化鎳的制備方法，具體步驟如下：S1，將三聚氰胺和甲醛水溶液混合，振蕩得到澄清預聚物液，將鈷鹽、鎳鹽的混合物倒入預聚物液中，振蕩溶解，保溫，聚合物聚合固化后取出，得到Co/Ni?MF；S2，Co/Ni?MF在惰性氣氛下煅燒，碳化，在保護性氣體氣氛中自然冷卻至室溫，得到Co/Ni?NPC；S3，對Co/Ni?NPC進行磷化反應，冷卻后洗滌，真空干燥得到Co_xP_y/Ni_xP_y?NPC。這種方法制備出的催化劑具有材料均勻、催化活性好等特點。

技術領域

本發明涉及材料科學技術領域，更具體的說是涉及一種氮摻雜多孔炭負載磷化鈷/磷化鎳的制備方法。

背景技術

在負載型催化劑的制備工藝中，提高催化劑活性組分的分散均勻性、實現對催化劑載體組分的便利調節是研究的重點工作之一。炭是負載型催化劑常用的載體組分。常規的負載型固體催化劑制造，多采用浸漬法、混合法等方法制備，不能有效解決混合均勻的問題。采用沉淀法制備催化劑也存在活性炭載體在溶液中很容易分布不均勻等確定。氣相和液相的均相反應能夠有效解決物質不均勻的問題，是一個有前途的發展方向。

由于炭穩定的化學性質，其幾乎不溶解于所有的溶劑，采用適當的前驅體、特別是液體制備炭就成為了解決該問題的一個方向。其中一個方法是利用液體聚合物單體固化聚合成固態聚合物，隨后聚合物再炭化制得炭材料。如果能夠在聚合物未固化之前就向體系中引入催化活性組分，那么則可以實現負載型催化劑的均相制備。

在電解水析氫催化劑研究領域，過渡金屬磷化物例如：磷化鈷、磷化鎳是性能較為優良的催化劑活性組分，其可以通過磷化反應單質鈷或鈷的氧化物而得到。為了能夠在液相條件下引入金屬元素，可采用金屬有機絡合物的方式。但是，絡合物制備技術較復雜、價格較貴，限制了其較大規模的應用。若能夠直接以無機鈷鹽方式引入，則為更佳選擇。

常規的有機聚合物體系對無機金屬鹽的溶解性較差，制約了無機金屬元素的引入。有必要尋找能夠溶解較大量無機金屬鹽的液態有機聚合物體系。

因此，結合上述問題，提供一種氮摻雜多孔炭負載磷化鈷/磷化鎳的制備方法，是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種氮摻雜多孔炭負載磷化鈷/磷化鎳的制備方法，本發明采用了三聚氰胺-甲醛體系，通過其制備出液相預聚體并溶解無機金屬鹽，形成有機-無機均相混合物質，再聚合固化形成復合物。復合物經過炭化后得到炭負載的金屬鹽材料，該材料再經過氣相磷化處理得到負載型磷化鈷/磷化鎳催化材料。這種方法制備出的催化劑具有材料均勻、催化活性好等特點。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種氮摻雜多孔炭負載磷化鈷/磷化鎳的制備方法，具體步驟如下：

S1，制備含鈷/鎳的三聚氰胺甲醛樹脂：將三聚氰胺和35％～40％甲醛水溶液混合，三聚氰胺與甲醛的物質的量比為1:6～40；混合物在設置溫度50～90℃條件下震蕩，反應5～20min，得到澄清預聚物液，將鈷鹽、鎳鹽的混合物倒入預聚物液中，鈷鹽、鎳鹽的總物質的量與三聚氰胺物質的量比為0.5～4:1，振蕩溶解，保溫50～90℃，聚合物聚合固化后取出，得到Co/Ni-MF；

S2，制備氮摻雜多孔炭負載鈷鎳材料：Co/Ni-MF在惰性氣氛下700～950℃煅燒2～4h，有機組分碳化得到NPC，在保護性氣體氣氛中自然冷卻至室溫，得到Co/Ni-NPC；