[发明专利]一种3D氮掺杂多孔碳负载催化剂的制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种3D氮掺杂多孔碳负载催化剂的制备方法，方法包括：制备镍化合物负载氮掺杂碳材料：将三聚氰胺、果胶、Ni(NO₃)₂、次磷酸二氢氨加入到去离子水中混合均匀得到混合物，将混合物移入反应釜中进行水热反应后得到镍化合物负载氮掺杂碳材料；制备氮掺杂多孔碳负载Ni₂P催化剂：将镍化合物负载氮掺杂碳材料进行高温炭化得到氮掺杂多孔碳负载Ni₂P催化剂；制备3D氮掺杂多孔碳负载催化剂：将得到的氮掺杂多孔碳负载Ni₂P催化剂、四硫代钼酸铵、去离子水加入反应釜中进行水热反应，得到3D氮掺杂多孔碳负载催化剂。

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，尤其涉及一种3D氮掺杂多孔碳负载催化剂的制备方法和应用。

背景技术

当今世界，化石能源日益枯竭，且化石能源的使用是造成环境变化与污染的关键因素。因而，开发更清洁的可再生能源势在必行。氢能由于高效、清洁环保、可以存储与运输等特点，被认为是21世纪最有应用前景的新能源之一。针对工业化制氢存在污染环境的问题，电解水制氢是一种高效清洁的制氢方式，越来越受到人们的重视。

目前，性能最优的电解水制氢电极材料是铂或铂基纳米材料，但其储量有限、价格昂贵，极大限制了该技术的工业化生产。因此，开发高效、价廉的新型电极材料，降低过电势，是提高电解水制氢性能的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种3D氮掺杂多孔碳负载催化剂的制备方法和应用。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种3D氮掺杂多孔碳负载催化剂的制备方法，所述包括：

(1)制备镍化合物负载氮掺杂碳材料：将三聚氰胺、果胶、Ni(NO₃)₂、次磷酸二氢氨加入到去离子水中混合均匀得到混合物，将混合物移入反应釜中进行水热反应后得到镍化合物负载氮掺杂碳材料；

(2)制备氮掺杂多孔碳负载Ni₂P催化剂：将步骤(1)得到的镍化合物负载氮掺杂碳材料进行高温炭化得到氮掺杂多孔碳负载Ni₂P催化剂；

(3)制备3D氮掺杂多孔碳负载催化剂：将步骤(2)得到的氮掺杂多孔碳负载Ni₂P催化剂、四硫代钼酸铵、去离子水加入反应釜中进行水热反应，得到3D氮掺杂多孔碳负载催化剂。

作为发明的一种实施方式，步骤(1)中，三聚氰胺、果胶、Ni(NO₃)₂、次磷酸二氢氨的质量比为25:15:(7-9):10。

作为发明的一种实施方式，步骤(1)中，混合物中次磷酸二氢氨与去离子水的质量体积比为1.0g：(60-80)mL。

作为发明的一种实施方式，步骤(1)中，混合物移入反应釜中后，在150℃下水热12h得到棕黄色浆料，所述棕黄色浆料经地吸后得到镍化合物负载氮掺杂碳材料。

作为发明的一种实施方式，所述洗涤为用去离子水和无水乙醇各洗涤抽滤三次。

作为发明的一种实施方式，所述步骤(2)包括：将步骤(1)得到的镍化合物负载氮掺杂碳材料在900℃氮气氛围下高温炭化2h得到氮掺杂多孔碳负载Ni₂P催化剂。

作为发明的一种实施方式，所述步骤(3)中，氮掺杂多孔碳负载Ni₂P催化剂和四硫代钼酸铵的质量比为(8-12):1。

作为发明的一种实施方式，所述步骤(3)中，氮掺杂多孔碳负载Ni₂P催化剂与去离子水的质量体积比为(0.8-1.2)g：100mL。