本發(fā)明涉及電催化材料，尤其涉及一種橢球多面體狀mof衍生磷化物及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、由于氫氣具有清潔和高能量密度的特點，因此被視為替代傳統(tǒng)化石燃料的潛在能源，制氫方法的開發(fā)也受到了大量研究者的關(guān)注。在眾多制氫策略中，電催化分解水制氫被認為是一種高效的方法，因為它能以低成本生產(chǎn)高純度的氫。然而，電極材料的緩慢動力學(xué)極大地阻礙了電催化分解水制氫效率。目前，pt等貴金屬被認為是電催化分解水制氫的優(yōu)異電極材料。但是，它們的高成本和稀缺性阻礙了商業(yè)應(yīng)用。因此，設(shè)計和制備低成本、高性能的電催化分解水制氫電極材料非常重要。

2、mofs衍生材料，如mofs衍生氧化物、mofs衍生硫化物、mofs衍生磷化物等，因其比表面積大、孔徑可調(diào)以及催化活性優(yōu)異而被視為高性能電催化分解水制氫的候選材料。在眾多mofs衍生材料中，mofs衍生磷化物因優(yōu)異的導(dǎo)電性而被認為是用于電催化分解水制氫的上等材料。目前，盡管以mofs為前驅(qū)體合成了多種類型的磷化物電催化劑，但mofs衍生磷化物的催化活性仍不盡如人意，尤其是在堿性電解質(zhì)中電解水析氧反應(yīng)（oer）的性能有待進一步提高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種橢球多面體狀mof衍生磷化物及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明制備的橢球多面體狀mof衍生磷化物具有優(yōu)異的電解水催化性能。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:

3、本發(fā)明提供了一種橢球多面體狀mof衍生磷化物的制備方法，包括以下步驟：

4、將可溶性鈷鹽、2-甲基咪唑和醇溶劑混合進行配位反應(yīng)，得到含co-mof材料的溶液；

5、將所述含co-mof材料的溶液與可溶性錸鹽混合進行溶劑熱反應(yīng)，得到re-co-mof材料；

6、將所述re-co-mof材料進行原位磷化，得到所述橢球多面體狀mof衍生磷化物。

7、優(yōu)選地，所述可溶性鈷鹽中鈷元素與2-甲基咪唑的摩爾比為1:8；所述配位反應(yīng)的溫度為室溫，時間為20~40min。

8、優(yōu)選地，所述可溶性錸鹽包括nh4reo4。

9、優(yōu)選地，制備所述含co-mof材料的溶液所用的可溶性鈷鹽中鈷元素與可溶性錸鹽中錸元素的摩爾比為1:(0.1~0.25)。

10、優(yōu)選地，所述溶劑熱反應(yīng)的溫度為130~150℃，保溫時間為10~16h。

11、優(yōu)選地，所述原位磷化采用的磷化試劑為nah2po2。

12、優(yōu)選地，所述原位磷化的溫度為300~400℃，保溫時間為1~3h。

13、本發(fā)明提供了以上技術(shù)方案所述制備方法制備得到的橢球多面體狀mof衍生磷化物。

14、本發(fā)明提供了以上技術(shù)方案所述橢球多面體狀mof衍生磷化物在電催化分解水制氫中的應(yīng)用。

15、優(yōu)選地，所述電催化分解水制氫的電解液為koh水溶液，所述koh水溶液的濃度為1~3mol/l。

16、本發(fā)明提供了一種橢球多面體狀mof衍生磷化物的制備方法，本發(fā)明通過溶劑熱工藝和磷化工藝相結(jié)合制備橢球多面體狀mof衍生磷化物，在溶劑熱反應(yīng)過程中，將re原子引入co-mof材料中，所得re-co-mof材料的表面變得粗糙；再經(jīng)過原位磷化過程，得到re-co2p復(fù)合材料，并呈現(xiàn)出橢球多面體結(jié)構(gòu)，即所述橢球多面體狀mof衍生磷化物。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

17、本發(fā)明在co-mof衍生的磷化物co2p中引入re原子，不僅可以調(diào)節(jié)co2p的催化微環(huán)境，還可以調(diào)控co2p的電子結(jié)構(gòu)并提高其導(dǎo)電性，進而提高co2p的催化動力學(xué)；并且re原子的注入還會調(diào)控co2p合成過程中的表面勢能，進而優(yōu)化其形貌，橢球多面體狀可以提供更多反應(yīng)活性位點，更加有利于催化活性的提升。

18、實施例結(jié)果表明，本發(fā)明制備的橢球多面體狀mof衍生磷化物（re-co2p催化劑）在堿性電解質(zhì)、10ma·cm-2條件下的氫/氧進化反應(yīng)（her/oer）電催化活性分別達到57mv和235mv，在10ma·cm-2條件下的電催化全水解(ows)電催化活性達到1.50v。

技術(shù)特征：

1.一種橢球多面體狀mof衍生磷化物的制備方法，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述可溶性鈷鹽中鈷元素與2-甲基咪唑的摩爾比為1:8；所述配位反應(yīng)的溫度為室溫，時間為20~40min。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述可溶性錸鹽包括nh4reo4。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的制備方法，其特征在于，制備所述含co-mof材料的溶液所用的可溶性鈷鹽中鈷元素與可溶性錸鹽中錸元素的摩爾比為1:(0.1~0.25)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑熱反應(yīng)的溫度為130~150℃，保溫時間為10~16h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述原位磷化采用的磷化試劑為nah2po2。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的制備方法，其特征在于，所述原位磷化的溫度為300~400℃，保溫時間為1~3h。

8.權(quán)利要求1~7任意一項所述制備方法制備得到的橢球多面體狀mof衍生磷化物。

9.權(quán)利要求8所述橢球多面體狀mof衍生磷化物在電催化分解水制氫中的應(yīng)用。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，所述電催化分解水制氫的電解液為koh水溶液，所述koh水溶液的濃度為1~3mol/l。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種橢球多面體狀MOF衍生磷化物及其制備方法和應(yīng)用，涉及電催化材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將可溶性鈷鹽、2?甲基咪唑和醇溶劑混合進行配位反應(yīng)，將所得含Co?MOF材料的溶液與可溶性錸鹽混合進行溶劑熱反應(yīng)，得到Re?Co?MOF材料；將Re?Co?MOF材料進行原位磷化，得到橢球多面體狀MOF衍生磷化物。本發(fā)明在Co?MOF衍生的磷化物Co<subgt;2</subgt;P中引入Re原子，不僅可調(diào)節(jié)Co<subgt;2</subgt;P的催化微環(huán)境，還可調(diào)控Co<subgt;2</subgt;P的電子結(jié)構(gòu)并提高其導(dǎo)電性，同時調(diào)控Co<subgt;2</subgt;P合成過程中的表面勢能優(yōu)化其形貌，進而提高Co<subgt;2</subgt;P的催化活性。本發(fā)明制備的MOF衍生磷化物具有優(yōu)異的電解水析氫/氧活性和全水解電催化活性。

技術(shù)研發(fā)人員：錢永騰,張芳芳,羅小會,宋宇鵬,費正新
受保護的技術(shù)使用者：金華職業(yè)技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19