本發(fā)明涉及一種多孔磷化鈷（cop）納米線催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著人口數(shù)量急劇增加，社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，能源的需求十分緊張。然而，傳統(tǒng)化石能源在使用過程中資源利用效率低并產(chǎn)生大量有害氣體，因此，新型清潔能源的開發(fā)與利用不可或缺，而具有清潔、高效、安全、可貯存、可運(yùn)輸?shù)戎T多優(yōu)點(diǎn)的二次能源——?dú)淠埽徽J(rèn)為是21世紀(jì)最有前途的能源之一而備受關(guān)注。

電解水在氫能源中起關(guān)鍵作用，最早的電解水現(xiàn)象始于1789年vantrostwijk和deiman做的瞬態(tài)放電實(shí)驗(yàn)，隨后volta進(jìn)一步的研究觀察，最終于1800年，nicholosnandcarlisle研究并發(fā)現(xiàn)電可以分解水的現(xiàn)象。然而，電解水過程中，陽極和陰極分別同時(shí)生成h2和o2，并在兩電極表面發(fā)生極化作用,需要非常高的電位來電解水，電解水發(fā)展受到阻礙。尋找一種穩(wěn)定的，高活性的電解水催化劑被廣泛認(rèn)為是解決這一難題的關(guān)鍵。迄今為止，貴金屬鉑（pt）和釕、銥氧化物（如ruo2和iro2）被認(rèn)為是活性最好的her和oer催化劑，但由于其資源稀缺，成本高等缺點(diǎn)大大的阻礙了大規(guī)模生產(chǎn)。目前，許多研究學(xué)者已致力于開發(fā)具有低過電位，高活性，低成本，及穩(wěn)定性好的催化劑來應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。

co，ni等過渡金屬成本低，儲量高，穩(wěn)定性好，催化性能高，成為研究電解水的重點(diǎn)。本發(fā)明以四氧化三鈷為前驅(qū)體，經(jīng)過磷化后合成多孔磷化鈷納米線。通過陰離子交換的方法，使多孔磷化鈷納米線產(chǎn)生了更多的缺陷位點(diǎn)，增加了電化學(xué)活性面積，從而使催化劑的電化學(xué)活性得到大大提高，并且其1d納米結(jié)構(gòu)有利于析出氣體的排出，材料的穩(wěn)定性得到顯著增強(qiáng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為磷化鈷催化劑探索了一種新的方法，生產(chǎn)工藝簡單，成本低廉，能有效地提高催化劑的電化學(xué)活性及穩(wěn)定性，用途廣泛。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種多孔磷化鈷納米線催化劑的制備方法，其特征在于主要工藝步驟如下：

（1）線狀堿式碳酸鈷的合成；以尿素為沉淀劑，七水合硫酸鈷為鈷源，丙三醇和去離子水為溶劑，配制成溶液；將溶液加入到高壓反應(yīng)釜中，進(jìn)行水熱反應(yīng)，充分反應(yīng)后進(jìn)行抽濾洗滌，真空干燥，得到線狀堿式碳酸鈷；

（2）四氧化三鈷前驅(qū)體的合成；在管式爐中，將線狀堿式碳酸鈷在一定溫度下進(jìn)行空燒，得到四氧化三鈷前驅(qū)體；

（3）多孔磷化鈷納米線催化劑的合成；以次磷酸鈉為磷源，將四氧化三鈷前驅(qū)體和次磷酸鈉按一定比例置于同一瓷舟的兩端，將磷源放置在氣流上游，在惰性氣氛下置于管式爐中低溫煅燒，實(shí)現(xiàn)多孔磷化鈷納米線催化劑的制備。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)工藝簡單，成本低廉，能有效地提高催化劑的電化學(xué)活性及穩(wěn)定性，用途廣泛。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施制備工藝得到產(chǎn)物磷化鈷的x射線衍射圖。

圖3是本發(fā)明具體實(shí)施制備工藝得到產(chǎn)物磷化鈷的透射電鏡圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但需要說明的是實(shí)施例并不構(gòu)成對本發(fā)明要求保護(hù)范圍的限定。

實(shí)施例1

1．線狀堿式碳酸鈷的合成；

用電子天平準(zhǔn)確稱量0.2g尿素、1.124g七水合硫酸鈷，將它們加入到含有33ml去離子水的燒杯中，攪拌至固體完全溶解，加入7ml丙三醇，常溫?cái)嚢?0min，形成溶液。將所得溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯高壓反應(yīng)釜中，在170℃加熱反應(yīng)24h，得到沉淀物，過濾并分別用去離子和無水乙醇洗去可溶物。在60℃下干燥，取出產(chǎn)物進(jìn)行研磨，得到線狀堿式碳酸鈷。

2．四氧化三鈷前驅(qū)體的合成；

將上述所得樣品置于管式爐中，空氣氣氛下以2℃/min的升溫速率加熱至400℃煅燒2h，待冷卻至室溫，取出產(chǎn)物，即得到四氧化三鈷前驅(qū)體。

3．多孔磷化鈷納米線催化劑的合成；

次磷酸鈉為磷源，四氧化三鈷為鈷源，以次磷酸鈉：四氧化三鈷為1：5的摩爾比稱量一定樣品，分別置于同一瓷舟的兩端，將磷源放置在氣流上游，在管式爐中，氮?dú)鈿夥障乱?℃/min的升溫速率加熱至350℃煅燒2h，待冷卻至室溫，取出產(chǎn)物，即得到多孔磷化鈷納米線催化劑。

實(shí)施例2

1．線狀堿式碳酸鈷的合成；

用電子天平準(zhǔn)確稱量0.2g尿素、1.124g七水合硫酸鈷，將它們加入到含有33ml去離子水的燒杯中，攪拌至固體完全溶解，加入7ml丙三醇，常溫?cái)嚢?0min，形成溶液。將所得溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯高壓反應(yīng)釜中，在170℃加熱反應(yīng)24h，得到沉淀物，過濾并分別用去離子和無水乙醇洗去可溶物。在60℃下干燥，取出產(chǎn)物進(jìn)行研磨，得到線狀堿式碳酸鈷。

2．四氧化三鈷前驅(qū)體的合成；

將上述所得樣品置于管式爐中，空氣氣氛下以2℃/min的升溫速率加熱至400℃煅燒2h，待冷卻至室溫，取出產(chǎn)物，即得到四氧化三鈷前驅(qū)體。

3．多孔磷化鈷納米線催化劑的合成；

次磷酸鈉為磷源，四氧化三鈷為鈷源，以次磷酸鈉：四氧化三鈷為1：5的摩爾比稱量一定樣品，分別置于同一瓷舟的兩端，將磷源放置在氣流上游，在管式爐中，氮?dú)鈿夥障乱?℃/min的升溫速率加熱至300℃煅燒2h，待冷卻至室溫，取出產(chǎn)物，即得到多孔磷化鈷納米線催化劑。

實(shí)施例3

1．線狀堿式碳酸鈷的合成；

用電子天平準(zhǔn)確稱量0.2g尿素、1.124g七水合硫酸鈷，將它們加入到含有33ml去離子水的燒杯中，攪拌至固體完全溶解，加入7ml丙三醇，常溫?cái)嚢?0min，形成溶液。將所得溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯高壓反應(yīng)釜中，在170℃加熱反應(yīng)24h，得到沉淀物，過濾并分別用去離子和無水乙醇洗去可溶物。在60℃下干燥，取出產(chǎn)物進(jìn)行研磨，得到線狀堿式碳酸鈷。

2．四氧化三鈷前驅(qū)體的合成；

將上述所得樣品置于管式爐中，空氣氣氛下以2℃/min的升溫速率加熱至400℃煅燒2h，待冷卻至室溫，取出產(chǎn)物，即得到四氧化三鈷前驅(qū)體。

3．多孔磷化鈷納米線催化劑的合成；

次磷酸鈉為磷源，四氧化三鈷為鈷源，以次磷酸鈉：四氧化三鈷為1：5的摩爾比稱量一定樣品，分別置于同一瓷舟的兩端，將磷源放置在氣流上游，在管式爐中，氮?dú)鈿夥障乱?℃/min的升溫速率加熱至250℃煅燒2h，待冷卻至室溫，取出產(chǎn)物，即得到多孔磷化鈷納米線催化劑。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種多孔磷化鈷納米線催化劑的制備方法。該方法包括以下步驟：以尿素為沉淀劑，七水合硫酸鈷為鈷源，丙三醇和去離子水為溶劑，配制成溶液。將溶液加入到高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，充分反應(yīng)后進(jìn)行抽濾洗滌，真空干燥，得到線狀堿式碳酸鈷。在管式爐中，將線狀堿式碳酸鈷在一定溫度下進(jìn)行空燒，得到四氧化三鈷。以次磷酸鈉為磷源，將四氧化三鈷前驅(qū)體和次磷酸鈉按一定比例置于同一瓷舟的兩端，將磷源放置在氣流上游，在惰性氣氛下置于管式爐中低溫煅燒，實(shí)現(xiàn)多孔磷化鈷納米線催化劑的制備。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)工藝簡單，成本低廉，能有效地提高催化劑的電化學(xué)活性及穩(wěn)定性，用途廣泛。

技術(shù)研發(fā)人員：溫珍海;章夢甜;次素琴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南昌航空大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.09
技術(shù)公布日：2017.10.13