[发明专利]高效Co/NiCoP/CC异质纳米颗粒析氢反应电催化剂的制备

说明书

本发明属于电解水制氢催化剂领域，提供了一种高效Co/NiCoP/CC异质纳米颗粒析氢反应电催化剂的制备，包括：将碳布进行清洗和预处理，洗涤、干燥，得到空白碳布；将尿素、Co盐、Ni盐溶解在水中，作为电解液；采用所述电解液，通过电沉积法在所述空白碳布上生长Co、Ni，得到前驱体；采用化学气相沉积方法对所述前驱体进行磷化，即得。本发明按上述方法制得的异质Co/NiCoP/CC纳米催化剂具备优异的析氢性能。并且该催化剂稳定性高，制作过程简单、节能、有望实现产业化应用，用于大规模电解水制氢。

技术领域

本发明属于电解水制氢催化剂领域，特别涉及一种高效Co/NiCoP/CC异质纳米颗粒析氢反应电催化剂的制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

氢能具有能量密度高、清洁、可再生等特点，被认为是未来能源领域替代燃料之一。电解水产氢技术，能够提供高纯氢气，具有高效、环境友好等特点，是解决当今能源危机和环境污染问题的关键技术之一。然而，由于阴极和阳极制氢过程中电势的损耗以及系统电阻的存在，析氢反应(HER)过程中不可避免地会产生过电位(η)，导致电解水过程中所需的实际电势变高。而高效的催化电极材料可以有效克服析氢反应过程的固有活化障碍，节约耗能，降低制氢成本。因此，研究开发高催化活性、价格便宜、持久稳定的催化电极是当今电解水制氢领域的热点。目前，贵金属铂是最高效的电催化析氢反应催化剂，能有效加快析氢反应。但是铂的稀缺性及昂贵的价格，均不利于铂大规模的用于电催化制氢。因此，开发一种低成本、高活性和稳定的可替代非贵金属催化剂对电解水制氢领域的发展和应用至关重要。

目前，现有国内外发明专利中关于碱性环境使用的高性能非贵金属析氢催化剂报道大多制备过程复杂。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种高效Co/NiCoP/CC异质纳米颗粒析氢反应电催化剂的制备方法，解决了电解水制氢催化剂活性低、稳定性差的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种高效Co/NiCoP/CC异质纳米颗粒析氢反应电催化剂的制备方法，包括：

将碳布进行清洗和预处理，洗涤、干燥，得到空白碳布；

将尿素、Co盐、Ni盐溶解在水中，作为电解液；

采用所述电解液，通过电沉积法在所述空白碳布上生长Co、Ni，得到前驱体；

采用化学气相沉积方法对所述前驱体进行磷化，即得。

本发明通过一步法构建了具有异质结的纳米Co/NiCoP/CC析氢反应电催化剂，该催化剂直接生长在碳布表面。Co与NiCoP所形成的异质界面，促使纳米Co/NiCoP/CC催化剂在碱性电解液中具有十分优异的电催化析氢活性。

本发明的第二个方面，提供了上述的方法制备的Co/NiCoP/CC异质纳米颗粒电催化剂。

本发明的第三个方面，提供了上述的Co/NiCoP/CC异质纳米颗粒催化剂在电解水制氢中的应用。

本发明的有益效果

(1)本发明提供了一种含有异质结的Co/NiCoP/CC纳米催化剂的制备方法；

(2)本发明通过低温电沉积法-磷化法一步合成了直接生长在碳布表面的Co/NiCoP/CC纳米催化剂；