[发明专利]磷化不锈钢材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种磷化不锈钢材料的制备方法，包括以下步骤：将不锈钢材料与磷源加入到加热容器中，密封，于400～700℃条件下煅烧1～2h，即得到所述的磷化不锈钢材料。本发明还公开了由所述方法制备的磷化不锈钢材料，以及其作为电解水、电化学合成、降解有机物的催化剂的应用。本发明的磷化不锈钢材料的制备方法，大大节约了原材料，既高效又经济，同时易于工业化的生产。

技术领域

本发明涉及电解水催化材料技术领域，具体涉及一种用于电解水催化的磷化不锈钢材料，其制备方法和应用。

背景技术

氢是目前最清洁的燃料，目前通常是通过蒸汽甲烷重整生产的。然而，由于化石燃料不断的枯竭以及产生较大的污染，大气中的二氧化碳大量增加，使得我们的生存环境变得越来越差，寻找探索其他清洁高效的能源迫在眉睫。而氢能作为一种高效清洁的能源，燃烧热值高，燃烧同等质量的氢产生的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氢气燃烧后的产物是水，氢能是世界上最干净的能源，同时资源丰富，氢能的使用可以避免环境的污染以及能源的过度消耗。目前制氢的方法很多，工业上主要通过煤炭气化制氢、生物制氢、电解水制氢以及重油及天然气水蒸气催化转化制氢等。其中最为方便高效的方法是电解水制氢。

由于水取之不尽，用之不竭，同时可以直接电解水得到氢气，电催化分解水制氢被认为是最有前景的制氢技术。但在电催化过程中，电解水制氢还存在许多问题，如过电位大，稳定性差，成本较高。迄今为止，最为有效的商业HER催化剂是以Pt(Adv.Mater.2016.28,2015、JP2004008963)和Ru(ACS Catal.2(2012)1765–1772)等贵金属用于产氢。但这些贵金属价格昂贵，资源匮乏以及长期稳定性差等缺点在很大程度上阻碍了大规模的商业化应用。因此，开发新型高效经济的HER以及OER催化剂变得尤为重要。目前基于第一排过渡金属的电催化剂(Mn，Fe，Co，和Ni)等已被广泛研究，其氧化物、硫化物，磷化物以及氢氧化物表现出优异的OER和HER性能。商业化的不锈钢作为一种含铁镍的金属材料，具有较好的导电性，且相比其他的电极材料具有低成本的优势。

申请号为CN106486680A的中国专利公开了一种磷化不锈钢电解水催化材料的制备方法，该专利是以不锈钢为基底，以次磷酸盐为磷源，在惰性氛围下一起煅烧制备的磷化不锈钢材料。但是该方法存在磷化效率低，浪费磷源，成本高，难以实现工业化生产的问题，同时制备的磷化不锈钢电极的性能也不佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种磷化不锈钢材料的制备方法，以解决目前磷化不锈钢电极的制备耗费原材料、磷化效率较差、成本高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种磷化不锈钢材料的制备方法，包括以下步骤：

将不锈钢材料与磷源加入到加热容器中，密封，于400～700℃条件下煅烧1～2h，即得到所述的磷化不锈钢材料。

本发明较佳的实施例中，所述不锈钢为316不锈钢、316L不锈钢或304不锈钢。

本发明较佳的实施例中，所述不锈钢材料为片状或网状。

本发明较佳的实施例中，所述加热容器为石英管，其能耐高温，且在高温下稳定性好，不与不锈钢或磷源发生反应。

本发明较佳的实施例中，所述磷源为磷酸盐、三氯化磷、五氯化磷或磷酸。更优选地，所述磷源为三氯化磷。

本发明较佳的实施例中，所述煅烧的温度为650℃，煅烧时间为1h。

本发明较佳的实施例中，所述密封具体为：使用真空封管机在液氮保护下进行密封。

本发明另一方面还提供了由所述的方法制备得到的磷化不锈钢材料。

此外，本发明还提供了所述的磷化不锈钢材料作为电解水、电化学合成、降解有机物的催化剂的应用。