[发明专利]一种杂原子掺杂多孔碳/磷化铁复合材料

说明书

本发明公开了一种杂原子掺杂多孔碳/磷化铁复合材料，一种杂原子掺杂多孔碳/磷化铁复合材料包括下述摩尔份：铁源，以铁原子计：3～20份、六氯环三磷腈：0.3～3份、苯胺：0.1～0.5份，能够用于电极的包覆层，其具有如下优点：(1)与其他包覆材料相比，碳材料的电子传导性较好，使得电子可以更快速有效的进出活性颗粒并能减短电子传输路径。(2)碳材料无论是化学稳定性还是电化学稳定性都极好，能有效地防止活性物质被氧化，从而延长电极的使用周期。(3)易形成薄膜层状物，使电极表面均匀，保持活性。(4)来源丰富，成本较低。

技术领域

本发明涉及一种复合材料，更具体的说是涉及一种杂原子掺杂多孔碳/磷化铁复合材料。

背景技术

我们目前普遍使用的能源如煤、石油、天然气均为不可再生能源，地球上的存量是有限的，同时也会致使由排放大量二氧化碳造成的温室效应。人类的生存与发展时时刻刻离不开能源，所以必须寻找新的能源来面对化石燃料耗量增加储量减少的危机，从而摆脱对这些化石燃料的依赖。在目前这样常规能源出现余量危机和二次能源亟待开发的背景下，氢能源正是我们所需且备受期待的新能源。

氢气因其清洁、可再生、零碳排放量等优点格外引人注目。氢气是一种清洁有效的燃料，具有电化学能转换的各种应用特别是用于汽车和发电的燃料电池。氢气热值高达到142kJ/kg，大概是汽油的3倍，乙醇的4倍。若氢能源的发展应用走上正轨，那么将对全球的能源结构带来重大的突破和改变。

为促进电解水制氢形成产业化，解决最根本的催化剂问题成为关键。专注于电解水制氢催化剂研究的学者们发现，潜在的电解水催化剂，应具备和已知的高效催化剂类似的结构或者属性，而磷化物催化剂恰巧满足这些条件。最近的研宄发现，金属磷化物作为一种新型的非贵金属类型催化剂在HER反应中展现出更高的催化活力。包括Ni₂P纳米颗粒，CoP/CNT纳米复合材料，CU₃P纳米线，MoP颗粒，FeP纳米片等等。对于第Ⅷ族而言，在众多过渡金属中，铁以其成本低廉、材料丰富而具有极优的亲民性，同时，铁基催化物也具有比较高的催化性能，满足所需过渡金属的各项重要条件。如专利CN107999101A中合成磷化铁薄膜催化剂具有良好的析氢活性，但稳定性不好。而专利CN201610817477.8中制备了磷化铁与碳纳米管复合材料，具有优异的产氢性能和循环稳定性，但其使用离子液体和碳纳米管作为原料，成本高不易产业化。而贵金属催化剂则成本较高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种成本低廉、易于制取且稳定高的杂原子掺杂多孔碳/磷化铁复合材料。。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种杂原子掺杂多孔碳/磷化铁复合材料。

包括下述摩尔份：

铁源，以铁原子计：3～20份

六氯环三磷腈：0.3～3份

苯胺：0.1～0.5份。

作为本发明的进一步改进：

所述铁源为铁粉或铁盐。

作为本发明的进一步改进：

其制备方法为：

步骤一：称取铁源、六氯环三磷腈和苯胺进行混合，并将混合物加入高压釜中，在200℃反应5h；

反应结束后，取出釜中的固体，进行离心、洗涤、烘干得到初产物；

步骤二：将初产物在800℃～1000℃进行煅烧，并保温2小时，得到复合材料。作为本发明的进一步改进：

所述步骤一中，离心过程中离心转速为用10000rpm，离心次数为3次。

作为本发明的进一步改进：