[发明专利]一种碳包覆过渡金属磷化物复合材料的制备方法及其在析氧反应中的应用

摘要

本发明首先合成出针状的，层间同时含磷源与碳源的阴离子插层的过渡金属氢氧化物前驱体，然后通过高温焙烧制备得到豆荚状碳包覆的过渡金属磷化物复合材料。该复合材料应用于电解水中的正极反应‑‑析氧反应中，可以有效提高催化剂的性能，即降低起始电位，提高催化活性，并且使用寿命长，稳定性好。同时其原料价格低廉，储量丰富，制备方法简单，环境友好。其在0.1–1M KOH碱性条件下，达到10mA cm^‑2的电流密度所需要的过电势为280–340mV，塔菲尔斜率为60–80mV/dec，并且在1.65V的恒电压下，循环时间长达1–24小时以上。

主权项

1.一种碳包覆的过渡金属磷化物复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将过渡金属无机盐与有机碱混合溶解均匀，并且在惰性气氛保护下含磷含碳插层物质立即加入上述溶液当中，置于高温高压环境下晶化反应，水和乙醇离心洗涤，干燥得到同时含碳源与磷源阴离子插层的过渡金属氢氧化物前驱体；所述过渡金属无机盐选自六水合硝酸钴、六水合硫酸钴、六水合氯化钴、六水合硝酸镍、六水合硫酸镍、六水合氯化镍、九水合硝酸铁、三水合硝酸铜中的一种或者几种；所述插层材料选自单正十二烷基磷酸盐、植酸钠、植酸中的一种或者几种；该步骤所述高温指150–180℃的温度范围；(2)将步骤(1)中的过渡金属氢氧化物前驱体置于惰性气氛炉中高温焙烧，最终得到碳包覆的过渡金属磷化物纳米颗粒，该步骤所述高温指500–1000℃。