[发明专利]一种Ni2-x

说明书

本发明公开了一种Ni_2‑xCo_xP量子点/N,O共掺杂碳/NF电极材料及其制备方法，该电极材料是泡沫镍金属骨架上原位生长的Ni_2‑xCo_xP量子点/N,O共掺杂碳复合纳米片阵列，复合纳米片是由多层N,O共掺杂碳超薄纳米片与嵌在碳层中的Ni_2‑xCo_xP量子点杂化叠加而成，Ni_2‑xCo_xP量子点是原位生长在碳层中的的NiCoP和Ni₁₂P₅多元磷化物。将CoCl₂·6H₂O、四丁基氯化磷和尿素，加热搅拌形成均匀液体，滴涂在泡沫镍金属表面，放入瓷舟中，用铝箔包裹后再放入管式炉中，用高纯氮气置换空气，在密闭条件下，加热至350‑650℃，保温0.5‑6h，得到复合电极材料。用于碱性条件下的HER、5‑羟甲基糠醛的电化学氧化、水中有机染料的电催化降解，该复合电极材料电催化活性高。

技术领域

本发明属于电极材料领域，涉及一种Ni_2-xCo_xP量子点/N,O共掺杂碳/NF电极材料及其制备方法，具体地说，是涉及一种在泡沫镍(NF)金属骨架上原位生长Ni_2-xCo_xP复合磷化物量子点与N,O共掺杂碳复合纳米片；进一步地，这些纳米片是由多层N,O共掺杂碳超薄纳米片叠加而成，NiCoP和Ni₁₂P₅多元磷化物量子点镶嵌在碳超薄纳米片上。

背景技术

电催化分解水制氢(HER)作为一种环保的制氢方法受到了全世界的关注。然而，在电催化水全分解反应中，由于产氧反应(OER)的动力学非常缓慢，需要高过电位来克服高能垒，导致能量转换效率相对较低，且OER产氧的工业价值不大。因此，具有热力学上更有利于阳极氧化的生物质氧化反应更具有吸引力，阴极产氢的同时，在阳极可将生物质转化为高附加值精细化学品。其中，2，5-呋喃二甲酸(FDCA)是生物基聚合物单体最重要的产品之一。通常，FDCA可以用作石油衍生的对苯二甲酸的有前途的替代品，用于生产聚(2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯)。5-羟甲基糠醛(HMF)的选择性氧化被认为是生产FDCA的诱人途径，最常用的策略是通过均相和/或非均相催化的化学转化，但是，通常需要高压和高温氧等苛刻的条件。与化学催化相比，电化学催化氧化可在室温和常压下将HMF转化为FDCA而得到了广泛的关注。迄今为止，Pd，Au和Pt基催化剂被认为是由HMF生产FDCA的最常用的催化剂，但由于其价格昂贵和地球储量低，极大的限制了其实际应用。

近年来，人们致力于非贵金属催化剂的研究，过渡金属的Ni，Co，Fe，Cu和Mn基催化剂显示出HMF氧化的潜力。在这些过渡金属中，镍钴双金属磷化物由于双金属离子之间的协同效应、综合性能优异，在电催化剂、锂离子电池和超级电容器中得到了广泛的研究。然而，镍钴双金属磷化物存在比表面积小、暴露的活性位点少以及导电性差，稳定性差等缺点，严重制约了其发展。因此，迫切需要探索新的设计策略，开发具有充分暴露的活性位点的镍钴双金属磷化物和独特的纳米/微米结构，以提高其电催化生物质氧化性能和HER性能。

发明内容：