[發(fā)明專利]一種磷化物/二元金屬氮化物納米多孔異質(zhì)結(jié)電催化劑及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請日: 2022-04-19
• 公開（公告）號: CN114808012A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖禮玲;周海青;趙洋;李東陽;余芳
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南師范大學(xué)
• 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(yáng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)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(zhì)結(jié)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(dǎo)電基底進(jìn)行熱氮化處理，得到NiFeN/泡沫導(dǎo)電基底復(fù)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(dǎo)電基底復(fù)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(jīng)步驟(2)處理得到的復(fù)合材料進(jìn)行高溫磷化處理，得磷化物/二元金屬氮化物納米多孔異質(zhì)結(jié)電催化劑。

2.根據(jù)權(quán)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(shí)，以氨氣為反應(yīng)氣體，氬氣作為保護(hù)氣體以及載氣，升溫至350-480℃，并恒溫1-3h，反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫。

3.根據(jù)權(quán)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(shí)，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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(shí)間為2-10s。

6.根據(jù)權(quán)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(qū)管式爐氣體上游溫區(qū)中心，溫度設(shè)置為350-450℃；將經(jīng)步驟(2)處理得到的復(fù)合材料置于雙溫區(qū)管式爐下游的溫區(qū)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(zhì)結(jié)電催化劑。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)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(dǎo)電基底由以下方法制備得到：

(a)裁剪泡沫導(dǎo)電基底，依次用鹽酸、無水乙醇、高純水進(jìn)行超聲清洗，得到潔凈的泡沫導(dǎo)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(qū)體水溶液；將水熱前驅(qū)體水溶液置于水熱反應(yīng)釜內(nèi)襯中，加入經(jīng)步驟(a)處理得到的泡沫導(dǎo)電基底，擰緊反應(yīng)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(dǎo)電基底。

8.根據(jù)權(quán)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(dǎo)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(zhì)量與去離子水體積的質(zhì)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(zhì)結(jié)電催化劑，其特征在于，其由如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)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(zhì)結(jié)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(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)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(zhì)結(jié)電催化劑或如權(quán)利要求9所述的磷化物/二元金屬氮化物納米多孔異質(zhì)結(jié)電催化劑在水電解制氫、有機(jī)小分子氧化尿素電解制氫中的應(yīng)用。