[發明專利]低溫速凍處理的CoOx

在審

• 申請號: 202211375315.5
• 申請日: 2022-11-04
• 公開（公告）號: CN115584514A
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 杜云梅;王藝霖;王萌萌;王磊
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B11/091;C01B25/08;C01G51/04;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種利于磷化和液氮速凍兩步優化處理所合成的具有扭曲晶格的晶形/無定形催化劑(CoO_x/CoP-L)及其制備方法，并將其應用于電催化析氫反應。其特征在于，該催化劑首次創新性的將磷化物進行低溫液氮速凍處理，實現了對晶形/無定形晶面的有效調控，并成功用于電催化堿性和酸性條件下的析氫反應。

所述薄片狀的晶形/無定形CoO_x/CoP-L催化劑的制備步驟如下：

(a)CoO_x/CoP-L的制備

(1)取145.5mg六水合硝酸鈷(Co(NO₃)₂·6H₂O)，0.91g十六烷基三甲基溴苯銨(CTAB)，超聲溶解于20ml去離子水中，得到透明淺粉色溶液。之后在磁力攪拌下將配好的NaBH₄溶液(取47.29mg NaBH₄溶解于5ml去離子水中)逐滴加入到混合溶液中，然后攪拌12小時，離心、洗滌并干燥后得到綠色的CoO_x粉末，備用；

(2)取CoO_x和次磷酸鈉(質量比1:30)于管式爐中，氮氣氣氛下加熱至350°煅燒2小時，得到CoO_x/CoP；

(3)取50ml液氮于燒杯中，將制備好的CoO_x/CoP粉末迅速倒入其中，待液氮揮發完畢后，迅速取出速凍好的粉末樣品，等待后續應用處理。

(b)工作電極的制備

為了制備工作電極，取合成好的樣品分散在Nafion的乙醇溶液(體積比9:200)中，通過超聲處理30min以上，以達到分散完全的均相催化劑溶液。然后將100μl配置好的均相分散液滴加到面積為1cm²的碳紙上，然后在室溫下進行干燥備用，在傳統的三電極裝置下進行電催化測試。

2.根據權利要求1中所述的晶形/無定形CoO_x/CoP-L催化劑制備方法,其特征在于步驟(a)中Co(NO₃)₂·6H₂O的用量145.5mg；CTAB的用量0.91g；去離子水的用量20ml，提前配置好的NaBH₄溶液中，NaBH₄用量47.29mg。

3.根據權利要求1中所述CoO_x/CoP-L催化劑制備方法，其特征在于步驟(a)中混合溶液逐滴加入NaBH₄溶液并攪拌混合12h。

4.根據權利要求1中所述CoO_x/CoP-L催化劑制備方法，其特征在于，步驟(a)將CoO_x在氮氣氣氛下進行350°,2h的磷化，以優化處理得到晶形/無定形CoO_x/CoP。

5.根據權利要求1中所述CoO_x/CoP-L催化劑制備方法，其特征在于，步驟(a)將CoO_x/CoP進行速凍，液氮用量為50ml，以得到一種具有晶格扭曲的晶形/無定形異質界面的催化劑。

6.根據權利要求1中所述CoO_x/CoP-L催化劑的工作電極的制備方法，其特征在于，步驟(b)中該催化劑在1M KOH和0.5M H₂SO₄溶液中分別做了堿性和酸性條件下的電催化析氫性質。

7.根據權利要求1中所述的制備方法制備的CoO_x/CoP-L催化劑，具有晶格扭曲以及晶形/無定形的異質界面，其特征在于所述催化劑用于堿性和酸性條件下的電催化析氫，表現出顯著提高的電催化析氫活性。