[发明专利]一种中空纳米电解水用阴极催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种中空纳米电解水用阴极催化剂及其制备方法，所述方法包括如下步骤：步骤1，向钴盐和柠檬酸钠的混合溶液中加入铁氰化钾后静置，钴盐和铁氰化钾的摩尔比为(0.1‑1)：(0.2‑0.5)，所得的产物经分离后依次洗涤、干燥，得到类普鲁士蓝化合物；步骤2，按(0.2‑0.4)：(1‑2)的质量比，将类普鲁士蓝化合物和NaH₂PO₂在保护气体下进行退火处理，得到中空纳米电解水用阴极催化剂。本发明反应受热均匀，操作简单易行、易控制，所使用原料成本低、易得到目标产物，制得的催化剂为中空结构，具有优异的电催化活性及阴极反应稳定性。

技术领域

本发明涉及电催化技术领域，具体为一种中空纳米电解水用阴极催化剂及其制备方法。

背景技术

类普鲁士蓝化合物(Prussian Blue Analogue，简称PBA)早在1704年就已经被发现了，是一种最古老的且最简单的金属有机框架化合物。由于其在气体吸附、储能、催化及载药等领域的广泛应用，目前受到了广泛的关注和大量的研究。

类普鲁士蓝化合物是由作为金属接头的过渡金属中心离子和作为有机连接器的氰根基团配体自组装连接所形成的一种超分子结构。在类普鲁士蓝的框架结构中过渡金属分别存在与碳原子相邻以及与氮原子相邻的两种不同位置，并且这两种位置上可以被不同的金属离子所占据。这些金属元素包含铁、钴、镍、锌和铜等过渡金属。此外，可以使用少量的贵金属离子取代框架结构中过渡金属离子位置的过渡金属，同时还能够确保类普鲁士蓝的框架结构保持不变。

过渡金属磷化物也是广泛地在析氢中应用的催化剂，是一种电解水用阴极催化剂，性能甚至超过相应的过渡金属及合金。类普鲁士蓝化合物与磷源前驱体可以制备出性能优异的过渡金属磷化物电催化剂，比如CoFe-PBA，但现有的方法合成的过渡金属磷化物电催化剂在10mA/cm²时存在过电位较高的缺点，因此需要对其合成进行改进。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种中空纳米电解水用阴极催化剂及其制备方法，反应受热均匀，操作简单易行、易控制，所使用原料成本低、易得到目标产物，制得的催化剂为中空结构，具有优异的电催化活性及阴极反应稳定性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种中空纳米电解水用阴极催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，向钴盐和柠檬酸钠的混合溶液中加入铁氰化钾后静置，钴盐和铁氰化钾的摩尔比为(0.1-1)：(0.2-0.5)，所得的产物经分离后依次洗涤、干燥，得到类普鲁士蓝化合物；

步骤2，按(0.2-0.4)：(1-2)的质量比，将类普鲁士蓝化合物和NaH₂PO₂在保护气体下进行退火处理，得到中空纳米电解水用阴极催化剂。

优选的，步骤1中，所述钴盐与柠檬酸钠的摩尔比为(0.1-1)：(0.5-2)。

优选的，步骤1中所述的钴盐为氯化钴、硝酸盐、硫酸盐和醋酸盐中的一种或多种。

优选的，步骤1中，所述的混合溶液中加入铁氰化钾后静置20-48h。

优选的，步骤1中，向钴盐、氯化亚锡和柠檬酸钠的混合溶液中加入铁氰化钾后静置，钴盐和氯化亚锡的摩尔比为(0.1-1)：(0.1-1)。

优选的，步骤2中，所述的退火在200-500℃下进行。

优选的，步骤2中，所述的退火进行1-3h。

优选的，步骤1用去离子水和无水乙醇洗涤分离后的产物。

一种由上述任意一项所述的中空纳米电解水用阴极催化剂的制备方法得到的中空纳米电解水用阴极催化剂。