[发明专利]一种MoRuP负载碳纳米带的制法、MoRuP负载碳纳米带及应用

说明书

本发明属于电解材料技术领域，涉及一种MoRuP负载碳纳米带的制法、MoRuP负载碳纳米带及应用，步骤包括：①先将对苯二酚、甲醛和稀盐酸溶液充分混合，随后通过高温水热反应制备聚合物纳米带；②将聚合物纳米带分散在水溶液中，随后加入磷钼酸、三氯化钌和植酸，超声处理充分混合，随后在烘箱中干燥得到MoRuP复合聚合物纳米带；③将MoRuP复合聚合物纳米带在惰性气氛下高温煅烧，得到目标产物MoRuP负载碳纳米带。本发明制备的MoRuP负载碳纳米带与MoP负载碳纳米带和Ru₂P负载碳纳米带相比，具有更低的过电位，拥有更高的析氢催化性能，能够在电解水时消耗较少的电能。

技术领域

本发明涉及冲压加工技术领域，特别涉及一种MoRuP负载碳纳米带的制法、MoRuP负载碳纳米带及应用。

背景技术

传统化石能源的日渐枯竭和长期消耗引发能源危机和环境污染。氢气作为一种清洁能源的载体是理想的化石能源替代品，利用可再生能源衍生电力电解水制氢可实现全过程绿色制氢。高效电解水制氢需要高效析氢催化剂以降低过电势，减少反应能耗。目前，铂基材料是最高效的析氢催化剂，但是铂极低的储量和高昂的成本限制了其规模化应用。

近年来，过渡金属磷化物作为一类高效的析氢催化剂受到广泛关注，一系列过渡金属磷化物被研究报道，包括铁、钴、镍、钼、钨、钌等磷化物，尽管这些过渡金属磷化物表现出优异的电催化析氢性能，但是与铂基材料相比它们的催化活性仍有待提高。一方面，构建双金属磷化物是提高磷化物本征催化活性的有效策略，以往的研究案例显示双金属磷化物由于异质金属之间的协同增强作用往往能赋予催化剂更高的本征催化活性。另一方面，通过纳米工程和复合策略，将双金属磷化物纳米颗粒负载在碳材料上可有效提高活性位点数量、导电性和传质扩散能力。

中国专利CN113584502A披露了一种磷化钼-磷化二钌双金属磷化物的制备及应用，其将磷酸三聚氰胺、葡萄糖、MoCl₃、RuCl₃·xH₂O溶于超纯水，搅拌烘干得到前驱体，然后再用前驱体置于气体氛围保护下焙烧，得到磷化钼-磷化二钌双金属磷化物纳米材料。葡萄糖在焙烧中会脱水而形成碳纳米材料，而其余物质会转化成钼和钌的磷化物负载于碳纳米材料中。在碱性和酸性电解液中达到10mA/cm²电流密度，过电位分别为47mV和82mV。但是过电压越低，电能消耗更小。

因此有必要开发一种新的析氢催化剂来降低电解水的能耗。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种MoRuP负载碳纳米带的制法、MoRuP负载碳纳米带及应用，能够让电解液产生10mA/cm²电流密度的过电位更低，节省电解水时消耗的电能。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种MoRuP负载碳纳米带的制法，步骤包括：

①制备聚合物纳米带：先将对苯二酚、甲醛和稀盐酸溶液充分混合，随后通过高温水热反应制备聚合物纳米带；

②制备MoRuP复合聚合物纳米带：将聚合物纳米带分散在水溶液中，随后加入磷钼酸、三氯化钌和植酸，超声处理充分混合，随后在烘箱中干燥得到MoRuP复合聚合物纳米带；

③制备MoRuP负载碳纳米带：将MoRuP复合聚合物纳米带在惰性气氛下高温煅烧，得到目标产物MoRuP负载碳纳米带。

具体的，所述步骤②中，三氯化钌、磷钼酸、植酸的质量比为3：1：2。

具体的，所述步骤③中，所述惰性气氛为氩气、氮气或氢气-氩气混合气。

具体的，所述步骤③中，煅烧温度为700-1000℃，煅烧时间为1-3h。

一种MoRuP负载碳纳米带，采用以上任一所述制法制得。

一种MoRuP负载碳纳米带作为析氢催化剂的应用，将所述MoRuP负载碳纳米带用于电解水。