[發(fā)明專利]一種MnCoP催化劑、制備和應(yīng)用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110602872.5
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113368878A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏永生;付文英;陳佳琪;司司;吳倩;章劍;韋露;趙新生
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇師范大學(xué)
• 主分類號: B01J27/187
• 分類號: B01J27/187;B01J35/00;B01J37/34;C01B3/04;C25B1/04;C25B11/091
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 毛燕飛

本發(fā)明公開了一種MnCoP催化劑、制備和應(yīng)用，制備的步驟為：（1）配置電解液：將氯化鈷、硫酸錳、次亞磷酸鈉、硼酸混合于水溶液中，獲得電解液；（2）制備MnCoP催化劑：將清洗潔凈的多孔基體材料浸漬在所述電解液中，之后將所述多孔基體材料與電源負(fù)極相連，用于電解裝置的陰極，之后電鍍，得到負(fù)載在多孔基體材料上的MnCoP的催化材料。本發(fā)明不需要表面催化劑就可以使金屬充分鍍在載體上，只需兩步即可合成一種結(jié)合力好、面積大、催化性能高效的用于硼氫化鈉水解、電解水制氫的雙功能MnCoP催化劑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氫能及燃料電池領(lǐng)域，具體涉及一種MnCoP催化劑、制備和應(yīng)用。

背景技術(shù)

氫能是一種清潔能源，作為零碳能源越來越受到消費(fèi)者青睞。相對傳統(tǒng)能源如石油、天然氣、煤，氫能具有以下優(yōu)點：（1）燃燒熱值很高，燃燒同等質(zhì)量的氫產(chǎn)熱約為汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍；（2）燃燒的產(chǎn)物是水，水是世界上最干凈的能源，而且資源儲量豐富。目前科學(xué)家們正在探索能夠大量而廉價產(chǎn)氫的新技術(shù)，而利用水電解產(chǎn)氫雖然操作方便，原材料易于獲得，但是產(chǎn)同樣的氫所消耗的成本實在太大。由于在常溫及正常大氣壓下，H₂極易燃燒爆炸，性能非常不穩(wěn)定，因此，在保管和裝卸的過程中不太安全，存在危險性。近年來, 許多先進(jìn)的能量儲存和轉(zhuǎn)換技術(shù)得到了迅猛發(fā)展, 如硼氫化鈉水解和電解水制氫技術(shù)等，利用這些技術(shù)能夠有效實現(xiàn)化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)換，對高效利用可再生潔凈能源、緩解能源危機(jī)和環(huán)境污染發(fā)揮著重要作用，這些能量轉(zhuǎn)換器件的核心是電化學(xué)過程：其中在催化劑存在下，硼氫化鈉在堿性水溶液中可水解產(chǎn)生氫氣和偏硼酸鈉，反應(yīng)如下：NaBH₄ + 2H₂O →4H₂↑+ NaBO₂；水的電解分為兩個半反應(yīng)，分別為氫氣析出反應(yīng)(HER)和氧氣析出反應(yīng)(OER)。

在電催化反應(yīng)的過程中，高效的電催化劑能夠有效降低反應(yīng)過程所需的能耗. 因此研究高效的電催化劑成為可持續(xù)能源技術(shù)探索的重中之重,

目前，現(xiàn)有技術(shù)中制氫用催化劑以Pt、Ru貴金屬及其合金顆粒催化劑為主，缺點是成本高、難回收、反應(yīng)不易控制且步驟繁雜、時間較長，因此，開發(fā)基于非貴金屬的高效硼氫化鈉水解和電解水制氫的雙功能催化劑變得非常重要，鈷（Co）由于其良好的催化性能而成為科學(xué)家們十分關(guān)注的非貴金屬，目前相當(dāng)多的研究致力于基于鈷的化合物用作硼氫化鈉水解或析氫的均相分子催化劑。尤其是鈷基磷化物具有較高的電催化活性，受到很多研究人員關(guān)注，而錳（Mn）元素在自然界中儲量豐富，3d軌道未充滿，可以摻雜Mn實現(xiàn)電子結(jié)構(gòu)和形貌尺寸雙調(diào)控，有效提高電催化活性。。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中電解催化制氫用催化劑所存在的問題，本發(fā)明提出一種用于硼氫化鈉水解、電解水制氫的雙功能MnCoP催化劑、制備和應(yīng)用。

實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種MnCoP催化劑的制備方法，包括以下步驟：

配置電解液：將氯化鈷、硫酸錳、次亞磷酸鈉、硼酸混合于水溶液中，獲得電解液；

制備MnCoP催化劑：將清洗潔凈的多孔基體材料浸漬在所述電解液中，之后將所述多孔基體材料與電源負(fù)極相連，用于電解裝置的陰極，之后電鍍，得到負(fù)載在多孔基體材料上的MnCoP的催化材料。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電解液中

所述氯化鈷的濃度為11.9-95.2g/L；

所述硫酸錳的濃度為1.7-10.15g/L；

所述次亞磷酸鈉的濃度為8.8-43.88g/L。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述硼酸的濃度為25-45g/L。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述多孔基體材料的面密度200-300g/m²。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述多孔基體材料選用碳纖維布或泡沫鎳中的任一種。