[发明专利]一种氮掺杂碳基Co/Ni12

说明书

本发明提供了一种氮掺杂碳基Co/Ni₁₂P₅析氧催化剂及其制备方法和应用，属于水电解制氢技术领域。本发明所述氮掺杂碳基Co/Ni₁₂P₅析氧催化剂的制备方法，包括以下步骤：将钴源、镍源、三苯基膦和三聚氰胺混合，进行烧结，得到氮掺杂碳基Co/Ni₁₂P₅析氧催化剂。本发明采用一步烧结法制备氮掺杂碳基Co/Ni₁₂P₅析氧催化剂，方法简单易行，对设备要求低，成本低，可重复性强，反应条件可控。本发明所制备的氮掺杂碳基Co/Ni₁₂P₅析氧催化剂具有良好的析氧性能，使其在电解水制氢中广泛应用。

技术领域

本发明涉及水电解制氢技术领域，尤其涉及一种氮掺杂碳基Co/Ni₁₂P₅析氧催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

电解水制氢技术是解决当前能源危机和环境污染的有效途径，开发价格低廉、储量丰富、催化性能优异和稳定性强的催化剂具有重要意义。在充满电解液的电解槽中通入电压，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。水分解由阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER)两个反应组成。由于析氧反应(OER)动力学缓慢导致高的过电位。因此，寻找合适的催化剂对提高OER反应活性，以降低水分解所需的外加电压是十分必要的。目前，最有效的OER催化剂是Ir、Ru基等贵金属材料，但由于其高昂的成本以及稀缺性不适用于大规模的商业化使用，寻找可替代的非贵金属基电催化剂迫在眉睫。而过渡金属材料因其较低的成本、丰富的储量和优异的催化活性受到了许多学者的研究和关注。

过渡金属磷化物(TMPs)因优良的催化活性、低成本、稳定性好等优点，被广泛的用于OER催化剂。其中磷化镍是一种稳定和有多重化学计量的催化剂，比如Ni₃P、Ni₁₂P₅、Ni₂P和Ni₅P₄等，它们在电解水反应中具有较高的活性。在已报道的磷化镍中，由于过量的Ni，Ni₁₂P₅表现出更好的 OER活性，被认为是电解水中优异的OER电催化剂。与单一金属磷化物相比，双金属磷化物催化剂由于活性位点上中间体化学吸附的变化使其具有更好的电化学性能。因此双金属磷化物催化剂近年来引起了大家的广泛关注。

目前，Co/Ni₁₂P₅材料的制备方法主要为水热法；但此方法对设备要求高，工艺复杂，成本昂贵，重复性低不利于大规模商业化应用。而本发明采用一步烧结法方法简单易行，对设备要求低，时间及原料配比可控，可重复性强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮掺杂碳基Co/Ni₁₂P₅析氧催化剂及其制备方法和应用，所述方法制备简单，利于实现大规模应用；且所制备的氮掺杂碳基Co/Ni₁₂P₅析氧性能优异。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种氮掺杂碳基Co/Ni₁₂P₅析氧催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将钴源、镍源、三苯基膦和三聚氰胺混合，进行烧结，得到氮掺杂碳基 Co/Ni₁₂P₅析氧催化剂。

优选的，所述钴源为硝酸钴；所述镍源为硝酸镍。

优选的，所述钴源、镍源、三苯基膦和三聚氰胺的质量比为(0.25～0.5): (0.25～0.5):(0.25～0.5):(1～1.5)。

优选的，所述烧结的温度为890～910℃，时间为1h。