[發明專利]一種氮摻雜碳基Co/Ni12

在審

• 申請號: 202210552511.9
• 申請日: 2022-05-19
• 公開（公告）號: CN114807970A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 馮愛玲;陳亞楠;劉培濤
• 申請（專利權）人: 寶雞文理學院
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B11/091
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 任霜

本發明提供了一種氮摻雜碳基Co/Ni₁₂P₅析氧催化劑及其制備方法和應用，屬于水電解制氫技術領域。本發明所述氮摻雜碳基Co/Ni₁₂P₅析氧催化劑的制備方法，包括以下步驟：將鈷源、鎳源、三苯基膦和三聚氰胺混合，進行燒結，得到氮摻雜碳基Co/Ni₁₂P₅析氧催化劑。本發明采用一步燒結法制備氮摻雜碳基Co/Ni₁₂P₅析氧催化劑，方法簡單易行，對設備要求低，成本低，可重復性強，反應條件可控。本發明所制備的氮摻雜碳基Co/Ni₁₂P₅析氧催化劑具有良好的析氧性能，使其在電解水制氫中廣泛應用。

技術領域

本發明涉及水電解制氫技術領域，尤其涉及一種氮摻雜碳基Co/Ni₁₂P₅析氧催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

電解水制氫技術是解決當前能源危機和環境污染的有效途徑，開發價格低廉、儲量豐富、催化性能優異和穩定性強的催化劑具有重要意義。在充滿電解液的電解槽中通入電壓，水分子在電極上發生電化學反應，分解成氫氣和氧氣。水分解由陰極析氫反應(HER)和陽極析氧反應(OER)兩個反應組成。由于析氧反應(OER)動力學緩慢導致高的過電位。因此，尋找合適的催化劑對提高OER反應活性，以降低水分解所需的外加電壓是十分必要的。目前，最有效的OER催化劑是Ir、Ru基等貴金屬材料，但由于其高昂的成本以及稀缺性不適用于大規模的商業化使用，尋找可替代的非貴金屬基電催化劑迫在眉睫。而過渡金屬材料因其較低的成本、豐富的儲量和優異的催化活性受到了許多學者的研究和關注。

過渡金屬磷化物(TMPs)因優良的催化活性、低成本、穩定性好等優點，被廣泛的用于OER催化劑。其中磷化鎳是一種穩定和有多重化學計量的催化劑，比如Ni₃P、Ni₁₂P₅、Ni₂P和Ni₅P₄等，它們在電解水反應中具有較高的活性。在已報道的磷化鎳中，由于過量的Ni，Ni₁₂P₅表現出更好的 OER活性，被認為是電解水中優異的OER電催化劑。與單一金屬磷化物相比，雙金屬磷化物催化劑由于活性位點上中間體化學吸附的變化使其具有更好的電化學性能。因此雙金屬磷化物催化劑近年來引起了大家的廣泛關注。

目前，Co/Ni₁₂P₅材料的制備方法主要為水熱法；但此方法對設備要求高，工藝復雜，成本昂貴，重復性低不利于大規模商業化應用。而本發明采用一步燒結法方法簡單易行，對設備要求低，時間及原料配比可控，可重復性強。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氮摻雜碳基Co/Ni₁₂P₅析氧催化劑及其制備方法和應用，所述方法制備簡單，利于實現大規模應用；且所制備的氮摻雜碳基Co/Ni₁₂P₅析氧性能優異。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種氮摻雜碳基Co/Ni₁₂P₅析氧催化劑的制備方法，包括以下步驟：

將鈷源、鎳源、三苯基膦和三聚氰胺混合，進行燒結，得到氮摻雜碳基 Co/Ni₁₂P₅析氧催化劑。

優選的，所述鈷源為硝酸鈷；所述鎳源為硝酸鎳。

優選的，所述鈷源、鎳源、三苯基膦和三聚氰胺的質量比為(0.25～0.5): (0.25～0.5):(0.25～0.5):(1～1.5)。

優選的，所述燒結的溫度為890～910℃，時間為1h。