一种氮掺杂碳基Co/Ni12P5析氧催化剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及水电解制氢技术领域，尤其涉及一种氮掺杂碳基Co/Ni

背景技术

电解水制氢技术是解决当前能源危机和环境污染的有效途径，开发价格低廉、储量丰富、催化性能优异和稳定性强的催化剂具有重要意义。在充满电解液的电解槽中通入电压，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。水分解由阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER)两个反应组成。由于析氧反应(OER)动力学缓慢导致高的过电位。因此，寻找合适的催化剂对提高OER反应活性，以降低水分解所需的外加电压是十分必要的。目前，最有效的OER催化剂是Ir、Ru基等贵金属材料，但由于其高昂的成本以及稀缺性不适用于大规模的商业化使用，寻找可替代的非贵金属基电催化剂迫在眉睫。而过渡金属材料因其较低的成本、丰富的储量和优异的催化活性受到了许多学者的研究和关注。

过渡金属磷化物(TMPs)因优良的催化活性、低成本、稳定性好等优点，被广泛的用于OER催化剂。其中磷化镍是一种稳定和有多重化学计量的催化剂，比如Ni

目前，Co/Ni

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮掺杂碳基Co/Ni

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种氮掺杂碳基Co/Ni

将钴源、镍源、三苯基膦和三聚氰胺混合，进行烧结，得到氮掺杂碳基 Co/Ni

优选的，所述钴源为硝酸钴；所述镍源为硝酸镍。

优选的，所述钴源、镍源、三苯基膦和三聚氰胺的质量比为(0.25～0.5): (0.25～0.5):(0.25～0.5):(1～1.5)。

优选的，所述烧结的温度为890～910℃，时间为1h。

优选的，所述烧结的温度为900℃。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的氮掺杂碳基 Co/Ni

本发明提供了上述技术方案所述氮掺杂碳基Co/Ni

本发明提供了一种氮掺杂碳基Co/Ni

附图说明

图1为实施例1制备的氮掺杂碳基Co/Ni

图2为实施例1制备的氮掺杂碳基Co/Ni

图3为实施例1制备的氮掺杂碳基Co/Ni

图4为实施例1～3和对比例1～2制备的材料的析氧性能对比图。

具体实施方式

本发明提供了一种氮掺杂碳基Co/Ni

将钴源、镍源、三苯基膦和三聚氰胺混合，进行烧结，得到氮掺杂碳基 Co/Ni

在本发明中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。

在本发明中，所述钴源优选为硝酸钴；所述镍源优选为硝酸镍。本发明利用三苯基膦提供P元素，利用三聚氰胺提供N、C元素。

在本发明中，所述钴源、镍源、三苯基膦和三聚氰胺的质量比优选为 (0.25～0.5):(0.25～0.5):(0.25～0.5):(1～1.5)。

本发明优选将钴源、镍源、三苯基膦和三聚氰胺置于研磨体中研磨成粉末状，然后置于瓷舟内，进行烧结。本发明对所述研磨的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程将物料混合均匀即可。

在本发明中，所述烧结优选在管式炉中进行，所述烧结的温度优选为 890～910℃，更优选为900℃，时间优选为1h；所述烧结气氛优选在氩气气氛下进行；本发明对升温至所述烧结的温度的升温速率没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。

本发明对所述管式炉和研磨体没有特殊的限定，本领域熟知的相应设备均可。

在烧结过程中，三聚氰胺提供了氮和碳，形成氮掺杂碳，三苯基膦为 Ni

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的氮掺杂碳基 Co/Ni

本发明提供了上述技术方案所述氮掺杂碳基Co/Ni

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

将0.25g硝酸钴、0.25g硝酸镍、1.5g三聚氰胺和0.5g三苯基膦置于研磨体中，研磨成粉末状后，放置到瓷舟内，将瓷舟放入到管式炉中，在氩气气氛下升温到900℃烧结1h，得到氮掺杂碳基Co/Ni

实施例2

将0.25g硝酸钴、0.5g硝酸镍、1.5g三聚氰胺和0.5g三苯基膦置于研磨体中，研磨成粉末状后，放置到瓷舟内，将瓷舟放入到管式炉中，在氩气气氛下升温到900℃烧结1h，得到氮掺杂碳基Co/Ni

实施例3

将0.5g硝酸钴、0.25g硝酸镍、1.5g三聚氰胺和0.5g三苯基膦置于研磨体中，研磨成粉末状后，放置到瓷舟内，将瓷舟放入到管式炉中，在氩气气氛下升温到900℃烧结1h，得到氮掺杂碳基Co/Ni

对比例1

将硝酸钴(0.25g)、三苯基膦(0.5g)和三聚氰胺(1.5g)放置到研磨体中，将研磨后的粉末放置到管式炉，在氩气气氛下升温到900℃烧结1h，得到对比样(Co@N-C)。

对比例2

将硝酸镍(0.25g)、三苯基膦(0.5g)和三聚氰胺(1.5g)放置到研磨体中，将研磨后的粉末放置到管式炉，在氩气气氛下升温到900℃烧结1h，得到对比样(Ni

表征

1)对实施例1制备的氮掺杂碳基Co/Ni

2)对实施例1制备的氮掺杂碳基Co/Ni

3)对实施例1制备的氮掺杂碳基Co/Ni

4)对实施例1制备的氮掺杂碳基Co/Ni

测试例

电解液配置：将3mg材料、3mg碳粉和石油醚混合，超声4h，将所得物料依次进行离心和干燥，加入30μLNafion和1470μLN,N-二甲基甲酰胺超声6h，得到电解液；

在电压1～2V范围测试实施例1～3和对比例1～2制备的材料的析氧性能，将上述配置的电解液滴到电极上，在1M KOH溶液中进行线性扫描伏安法 (LSV)测试，所得结果见图4；由图4可知，实施例1制备的1-Co/Ni

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。