[发明专利]一种Fex

说明书

本发明涉及一种Fesubgt;x/subgt;@Cosubgt;1‑x/subgt;P‑RGO复合材料及其原位合成方法与应用，制备方法包括首先将铁源、钴源及氧化石墨烯溶液混合并配成溶液，再向该溶液中加入植酸并混合均匀，得到反应液；之后将反应液依次进行高温水热反应、离心、干燥后，得到前驱体；最后将前驱体进行煅烧后，即制得Fesubgt;x/subgt;@Cosubgt;1‑x/subgt;P‑RGO复合材料；该复合材料可应用于电催化析氢反应。与现有技术相比，本发明采用植酸作为磷源，相较于红磷、白磷等材料，其安全性更高；此外，本发明以还原氧化石墨烯为载体，提高FeP活性中心及CoP活性中心与水的接触面积，使电催化析氢反应的反应活性更高。

技术领域

本发明属于氢能源技术领域，涉及一种Fe_x@Co_1-xP-RGO复合材料及其原位合成方法与应用。

背景技术

全球能源危机及其相关的环境问题引起了对清洁的、经济的可持续能源的迫切需求。氢在21世纪被称为清洁能源，由于其高能量密度和环境友好性，被视为替代化石燃料的理想能源替代品。从丰富的水源实现大规模制氢的电催化水分解被认为是实现该目的的简便途径。当前，已证明Pt族金属是用于析氢反应(hydrogenevolution reaction，HER)的最有效的电催化剂。但是，它们的低地球储备量和高成本极大地限制了它们的广泛应用。因此，非常需要开发低成本，类似效率和对析氢反应具有良好稳定性的替代性催化剂。

在所有已报告的非贵金属析氢催化剂中，诸如CoP，Ni₂P和FeP之类的过渡金属磷化物(transition metal phosphides，TMP)的催化活性可能比常规报道的更高，并且具有良好的酸稳定性，这引起了人们的极大兴趣。然而，由于缺乏独特的较大的比表面积、高电导率和丰富的成核位点的纳米结构载体，因此进一步显著提高这些基于TMP的催化剂的催化性能以满足实际应用仍然存在巨大挑战。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种Fe_x@Co_1-xP-RGO复合材料及其原位合成方法与在碱性溶液中电催化析氢方面的应用，用于解决现有基于TMP的析氢催化剂的制备方法存在危险，以及由于载体比表面积较低导致催化活性及稳定较差的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种Fe_x@Co_1-xP-RGO(0.1≤x≤0.5)复合材料的原位合成方法，包括以下步骤：

1)将铁源、钴源及氧化石墨烯溶液混合并配成溶液，再向该溶液中加入植酸并混合均匀，得到反应液；

2)将反应液依次进行高温水热反应、离心取沉淀物、干燥后，得到前驱体；

3)将前驱体进行煅烧后，即制得Fe_x@Co_1-xP-RGO复合材料。

通过将过渡金属磷化物负载于大比表面积的材料上以增加其纳米结构的比表面积不仅可以创建更多的暴露活性位点，还可以增强水分子的扩散和气态产物的快速释放。

进一步地，步骤1)中，所述的铁源为乙酸铁，所述的钴源为乙酸钴；

所述的乙酸铁与乙酸钴的摩尔比为1:(0.25-9)；

所述的乙酸铁、乙酸钴的总摩尔量与植酸的摩尔量之比为1:(2-5)；

所述的氧化石墨烯溶液的浓度为2-5g/L；

所述的乙酸铁、乙酸钴的总摩尔量与氧化石墨烯溶液体积之间的比值为1mmol/(2-20)mL。