[发明专利]一种高比表面磷修饰Co

说明书

本发明为一种高比表面积磷修饰Co₃O₄材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：a)将氯化胆碱和乙二醇混合均匀后置于烧杯中，80℃下静置30min，得到无色透明的液体，其物料配比为摩尔比，氯化胆碱∶乙二醇＝1∶2；b)向上述得到的无色透明溶液中分别加入钴盐和次磷酸钠并搅拌进行溶解，钴盐分别为氯化钴、硝酸钴和乙酸钴。其中钴盐：次磷酸钠的物料配比为摩尔比，比例分别为1∶0.5，1∶1，1∶2和1∶3。搅拌2h后，得到蓝色澄清透明溶液；c)将上述得到的蓝色澄清溶液分别转移至电解槽中，以空白泡沫镍、铂丝和Ag/AgCl电极分别作为工作电极，对电极和参比电极，在恒电压‑1.6V下进行电沉积，控制电沉积时间为1～8h，将得到的沉积产物用去离子水清洗数次，置于60℃恒温烘箱下干燥12h，最后得到磷修饰Co₃O₄黑色粉末。

技术领域

本发明涉及一种高比表面磷修饰Co₃O₄的制备方法，属于无机多孔材料和纳米材料领域。

背景技术

随着新能源技术的开发，对电极材料、催化剂等领域提出了更高的要求。Co₃O₄作为一种重要的过渡金属氧化物材料，被广泛应用于电化学器件、电催化和传感器等领域。关于Co₃O₄及其复合物的制备，国内外已经有很多相关的报道。文献中通常采用传统水热法、焙烧法等，即在高温或高压下处理数小时后制得，过程耗能耗时较多，而关于在溶液中进行电沉积制备Co₃O₄材料的较少。钟明龙等[Chinese Journal of rare metals 39(2015)119-123]采用一种氧化沉积的方法将钴薄膜沉积在硅基片上，在不同温度下得到不同磁性能的Co₃O₄材料。中国专利CN102145923公开了一种制备多孔状Co₃O₄微球的方法，制备出了纯度高、形貌均匀的微球，但是过程采用焙烧方法，耗时耗能。中国专利CN102280635公开了一种Co₃O₄-C 复合材料的制备方法，采用焙烧方法得到了尖晶石性Co₃O₄和无定型碳，但是得到的产物比表面积小(＜100cm²g^-1)。

低共熔溶剂指季铵盐和氢键供体(如羧酸和多元醇等)按照一定的摩尔比混合后，在升温过程中互相熔合成为液相的新型离子液体。低共熔溶剂具有低毒、环保、电化学窗口较宽等优点，而且对金属盐类能很好的溶解，所以被视为理想的电沉积过程中的电解液。我们采用一种简单的恒电位沉积的方法，以低共熔溶剂为电解液，用自模板法制备出具有高比表面积的磷修饰Co₃O₄材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高比表面磷修饰Co₃O₄材料及其制备方法，可以克服现有技术的缺点。本发明合成高比表面磷修饰Co₃O₄的过程简单，操作方便，节省能源，且对环境污染小，原料简单易得，成本低廉，且产品的比表面积较大，可控。

为了达到上述目的，本发明采用氯化胆碱和乙二醇作为低共熔溶剂，在溶解了一定量的钴盐和次磷酸钠后，采用恒电位沉积的方法，在泡沫镍基体上进行电沉积制备高比表面磷修饰Co₃O₄。实验中通过改变钴磷比例、钴盐种类和沉积时间，获得不同比表面积的磷修饰Co₃O₄材料，且比表面随钴磷比例、钴盐种类和沉积时间的改变呈现一定趋势，从而选择最优钴磷比例，最适钴盐和沉积时间进行电沉积，得到大比表面磷修饰Co₃O₄。

本发明的技术方案为：