[發明專利]一種磷化物/二元金屬氮化物納米多孔異質結電催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210410824.0
• 申請日: 2022-04-19
• 公開（公告）號: CN114808012A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 廖禮玲;周海青;趙洋;李東陽;余芳
• 申請（專利權）人: 湖南師范大學
• 主分類號: C25B11/091
• 分類號: C25B11/091;C25B11/031;C25B1/04;C01B25/08;C01B21/00
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 段紅玉

1.一種磷化物/二元金屬氮化物納米多孔異質結電催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將生長有鎳鐵層狀雙金屬氫氧化物的泡沫導電基底進行熱氮化處理，得到NiFeN/泡沫導電基底復合材料；

(2)將鈷鹽溶于二甲基甲酰胺中，得到修飾前軀體溶液；將所述NiFeN/泡沫導電基底復合材料浸泡于所述修飾前軀體溶液中，然后取出晾干；

(3)將經步驟(2)處理得到的復合材料進行高溫磷化處理，得磷化物/二元金屬氮化物納米多孔異質結電催化劑。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述熱氮化處理時，以氨氣為反應氣體，氬氣作為保護氣體以及載氣，升溫至350-480℃，并恒溫1-3h，反應結束冷卻至室溫。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述熱氮化處理時，升溫速度為5-10℃/min，氨氣的氣流量為50-100sccm，氬氣的氣流量為10-50sccm。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述鈷鹽為六水合硝酸鈷、氯化鈷中的一種或多種；所述修飾前軀體溶液中鈷鹽的濃度為0.15-1mol/L。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述浸泡的時間為2-10s。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)具體包括以下步驟：將盛有磷粉的石英舟置于雙溫區管式爐氣體上游溫區中心，溫度設置為350-450℃；將經步驟(2)處理得到的復合材料置于雙溫區管式爐下游的溫區中心，升溫至390-500℃，恒溫0.5-2h，最終得到磷化物/二元金屬氮化物納米多孔異質結電催化劑。

7.根據權利要求1-6中任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述生長有鎳鐵層狀雙金屬氫氧化物的泡沫導電基底由以下方法制備得到：

(a)裁剪泡沫導電基底，依次用鹽酸、無水乙醇、高純水進行超聲清洗，得到潔凈的泡沫導電基底；

(b)將鎳鹽、尿素、鐵鹽以及氟化銨溶于去離子水中，得到水熱前驅體水溶液；將水熱前驅體水溶液置于水熱反應釜內襯中，加入經步驟(a)處理得到的泡沫導電基底，擰緊反應釜后移入到真空干燥箱，靜置30-60min后，在120-150℃下恒溫加熱6-8h；然后冷卻至室溫，取出并置于高純水中浸泡，再取出晾干，得到生長有鎳鐵層狀雙金屬氫氧化物的泡沫導電基底。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(a)中，所述泡沫導電基底為泡沫鎳、泡沫鈷、泡沫鎳鈷中的一種；

所述步驟(b)中，所述鎳鹽為六水合硝酸鎳、氯化鎳中的一種或多種，所述鐵鹽為九水合硝酸鐵、氯化鐵中的一種或多種；所述鎳鹽、鐵鹽、尿素、氟化銨的摩爾比為0.5：0.16：5：2.5；所述鎳鹽、尿素、鐵鹽和氟化銨總質量與去離子水體積的質量體積比為0.604g：20mL。

9.一種磷化物/二元金屬氮化物納米多孔異質結電催化劑，其特征在于，其由如權利要求1-8中任一項所述的制備方法制備得到，所述磷化物/二元金屬氮化物納米多孔異質結電催化劑包括磷化鈷、磷化鎳以及氮化三鎳晶體。

10.一種如權利要求1-8中任一項所述制備方法制備得到的磷化物/二元金屬氮化物納米多孔異質結電催化劑或如權利要求9所述的磷化物/二元金屬氮化物納米多孔異質結電催化劑在水電解制氫、有機小分子氧化尿素電解制氫中的應用。