[发明专利]一种碳包覆氮化镍钼复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种碳包覆氮化镍钼复合材料及其制备方法。该材料以氮化镍钼合金为内核，厚度小于10纳米的碳层为外壳的复合材料。该材料具体制备步骤包括：通过水热法制备NiMoO₄固体，将NiMoO₄固体与含氮碳的有机物固体混合均匀，在氩气保护下加热到500~1000℃，恒温20~300 min后自然降温，得到碳包覆氮化镍钼复合材料。本发明制备方法简单易行，高温热处理过程中，含碳氮有机物分解产生的碳物种还原NiMoO₄，同时分解产生的氮渗入而产生NiMoN合金相，然后被分解的碳沉积包覆。所得复合材料中碳层致密覆盖在氮化镍钼合金相上，实现了对其优良的保护性能，而超薄的碳层又不限制NiMoN催化性能的发挥，提供了一种耐蚀的复合功能材料。

技术领域

本发明属于新型复合材料领域，尤其涉及一种碳包覆氮化镍钼复合材料及其制备方法。

背景技术

氮化镍钼（镍钼氮化物）在电化学、石油化工以及磁学领域具有广泛的用途。例如NiMoN可用于催化油品重芳烃饱和加氢，也可以用于电解水制氢的析氢阴极电极材料。陈政（钴基催化剂、镍钼氮电催化材料的制备及其电催化分解水性能的研究，学位论文，南京大学）报道了一种采用NH₃高温还原氮化NiMoO₄得到NiMoN化合物的方法，在碱性溶液中同时具备较好的析氢活性和析氧活性。但是该方法使用的NH₃在高温下具有易燃易爆且毒性较高的缺点，不利于工业化推广使用，此外，NiMoN化合物依然不能有效避免表面氧化带来的负面影响，因而主要在碱性条件下使用。文献（Highly efficient and durable MoNiNCcatalyst for hydrogen evolution reaction. Nano Energy 2017, 37, 1-6.）报道了一种高温碳热-氨还原制备钼镍双金属碳氮化合物（MoNiNC）催化剂，在析氢电流达到 10mAcm-2时，过电位仅为110 mV，展现了接近商业Pt的电催化性能。但是，该方法中也使用了NH₃作为氮化的前驱体。

目前已经报道的方法中，大部分需要采用NH₃作为实现NiMo氮化的原料，且无法实现对NiMoN的抗氧化和彻底保护。尚未有报道一种薄层碳包覆氮化镍钼复合材料及其制备方法。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的在于提供一种碳包覆氮化镍钼复合材料及其制备方法，该方法具备无贵金属元素、无氨气使用、简便易行、成本低的特点。

本发明区别于现有氮化镍钼材料的核心技术特征在于：以氮化镍钼合金为内核，以厚度小于10纳米的碳层为外壳的复合材料，实现了对氮化镍钼优良的保护性能，而超薄的碳层又不限制NiMoN催化性能的发挥。本发明碳包覆氮化镍钼复合材料是通过以下技术方案来实现的：

（1）以钼酸钠或钼酸铵为钼盐，以氯化镍、硝酸镍、硫酸镍或醋酸镍中的一种为镍盐，通过90~180 ℃水热处理3-24 h，制备NiMoO₄沉积物。

（2）将NiMoO₄沉积物过滤洗涤后，于60~150℃烘干1~12 h，后得到NiMoO₄固体。

（3）将三聚氰胺、双氰胺、聚吡咯、聚苯胺中的一种或多种含氮有机物固体，与NiMoO₄固体混合研磨均匀后，在氢气与氩气混合气体或单纯氩气保护下加热到500℃~1000℃，恒温20 ~ 300 min后自然降温，得到碳包覆氮化镍钼复合材料。

上述括号中的各种具体化学名称是为了给出具体示例，但并不限定于此。