CN107952458A - 应用于高效电催化制氢的镍磷催化剂的制备方法 - Google Patents
应用于高效电催化制氢的镍磷催化剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107952458A CN107952458A CN201711067348.2A CN201711067348A CN107952458A CN 107952458 A CN107952458 A CN 107952458A CN 201711067348 A CN201711067348 A CN 201711067348A CN 107952458 A CN107952458 A CN 107952458A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- preparation
- nickel
- solution
- reaction
- cotton
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N phosphanylidynenickel Chemical compound [P].[Ni] OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 65
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 44
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 42
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 8
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical compound OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 22
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 12
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 11
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 11
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 claims description 8
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical group [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 6
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 5
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 5
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract 1
- 229910018104 Ni-P Inorganic materials 0.000 description 26
- 229910018536 Ni—P Inorganic materials 0.000 description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 description 24
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 11
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 8
- NCPXQVVMIXIKTN-UHFFFAOYSA-N trisodium;phosphite Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])[O-] NCPXQVVMIXIKTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 6
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- -1 nickel phosphorus compound Chemical class 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N phosphorous acid Chemical class OP(O)O OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004832 voltammetry Methods 0.000 description 1
- 238000007704 wet chemistry method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/33—Electric or magnetic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/14—Phosphorus; Compounds thereof
- B01J27/185—Phosphorus; Compounds thereof with iron group metals or platinum group metals
- B01J27/1853—Phosphorus; Compounds thereof with iron group metals or platinum group metals with iron, cobalt or nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明为一种应用于高效电催化制氢的镍磷催化剂的制备方法,将氢氧化钠溶液加入到无机镍盐溶液中,搅拌均匀得到悬浮的絮状Ni(OH)2沉淀;将所得的絮状Ni(OH)2沉淀转移至不锈钢水热反应釜中进行水热反应;水热后所得的Ni(OH)2胶体经洗涤后与次亚磷酸钠溶液混合;将混合溶液进行冷冻干燥,并收集冻干后的混合物粉末;然后将所得的混合物粉末在真空管式炉中进行低温固相磷化反应,得到最终的镍磷电催化析氢材料。本发明操作简单方便、反应原料成本低廉、安全环保的镍磷催化剂具有优异的电催化析氢性能。
Description
技术领域
本发明属于新能源功能材料领域,涉及一种廉价环保高效的电催化析氢催化剂的制备方法。
背景技术
全球能源需求量的增加,化石燃料的过度使用和其带来的空气污染和环境污染等严峻的问题,使得寻求可替代化石燃料的清洁可再生能源成为了当今社会的当务之急。氢能作为一种能量载体由于其具有最高的能量密度,而且燃烧后只产生水这种副产物,对于满足低碳环保可持续发展有着巨大的研究潜力。在众多的制备氢气的方法中,由于电化学制氢(包括电解水和光电解水)具有高效清洁安全等特点被广泛推广,但在电解水过程中由于溶液电阻、接触电阻、形成吸附氢中间产物的能量阻碍等,实际的电解水电压要远大于理论电解水所需电压(1.23V),额外所需的电压为过电压(η),为了降低这一过电压需要使用高效的催化剂。目前,Pt族金属是最高效的电解析氢催化剂,然而极低的地壳丰度和高价格使这种贵金属不能在工业上被大规模的应用。镍磷化合物作为一种廉价高效的可替代Pt组贵金属的催化剂被大量研究,其在电解水制氢领域也有很好的研究与应用。
但目前制备镍磷催化剂的方法通常含有多个实验步骤比较繁琐,需要对个升温步骤达到最终高于500℃的磷化步骤;或是利用含有有机物及有机溶剂的湿化学法来合成镍磷化合物,虽然该方法对材料形貌物相可控程度较高,但该方法对于有毒原料的使用以及对反应条件的苛刻要求使得其很难推广到工业上使用。所以寻找一种简单易操作,所制备的Ni-P电催化析氢催化剂高效环保、价格低廉的制备方法对于电催化制氢工艺的大规模工业化有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备过程简单,制备的Ni-P电催化析氢催化剂高效环保、成本低廉的制备方法。利用无毒廉价的无机镍盐和磷源通过简单方便的制备方法制备了不同物相和组成的Ni-P催化剂,其对电催化析氢具有优异的电催化性能。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种应用于高效电催化制氢的镍磷催化剂的制备方法,其步骤如下:
1)、在室温下,将镍盐溶液置于磁力搅拌器上,将氢氧化钠溶液加入到镍盐溶液中,搅拌均匀得到浅绿色絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液;
2)、将步骤1)所得的絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液转移至不锈钢水热反应釜中进行水热反应,得到Ni(OH)2胶体;
3)、将步骤2)所得的Ni(OH)2胶体进行多次洗涤后与次亚磷酸钠溶液混合得到混合溶液;
4)、将步骤3)所得混合溶液先在冰箱中冷冻处理3~5h后,放入冷冻干燥机中进行12~15h的冻干处理,并收集冻干后的混合物粉末置于真空管式炉中进行低温固相磷化反应,待反应结束冷却至室温后得到黑色的产物;
5)、将步骤4)黑色产物研磨用去离子水和酒精多次洗涤后,在空气下干燥箱中50~60℃烘干6~10h,所得的黑色粉末为镍磷电催化析氢材料。
其中优选条件如下:
镍盐为硫酸镍、硝酸镍或氯化镍,溶液的用量体积与Ni(OH)2沉淀悬浮液体积比为1/2,浓度为2mol/L;
氢氧化钠溶液的用量体积与Ni(OH)2沉淀悬浮液体积比为1/2,浓度为0.5~6mol/L;
次亚磷酸钠溶液的用量体积与Ni(OH)2沉淀悬浮液体积比为13/30,浓度为4mol/L;
所述步骤1)搅拌在室温下进行,时间为5~10min;
转移至不锈钢水热反应釜中的絮状Ni(OH)2沉淀的体积与反应釜体积容量比为3/5,水热反应参数为120℃下保温24h,反应结束后随炉冷却至室温;
所述步骤3)中Ni(OH)2胶体用去离子水洗涤6次后与次亚磷酸钠溶液混合,均匀搅拌20~30min使之充分混合;
所述步骤4)的混合物粉末的低温固相磷化处理是在静止氩气的环境下进行,以2~5℃min-1的升温速率升温至200~400℃,并在该温度下保温0.5~1h。
利用X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)对其物相形貌以进行表征可知,该方法制备出了具有不同物相的Ni-P催化剂,催化剂为不规则球状颗粒联结团聚形成。由线性伏安法(LSV)得到该Ni-P催化剂在酸性条件下(0.5M H2SO4)的极化曲线,表明该Ni-P催化剂具有优异的电化学催化析氢的性能。由图1可知实施例1方法制备的Ni-P催化剂的物相为Ni2P相,由图2可知,其形貌为联结堆垛在一起的不规则球状颗粒形成的网状结构。由图3可知本方法制备的Ni-P催化剂在酸性条件下(0.5M H2SO4)的析氢催化性能为当电流密度达10mAcm-2时其电压仅需146mV。由图4可知,实施例4方法制备的Ni-P催化剂其形貌为联结堆垛在一起的不规则球状颗粒形成的网状结构。
本发明的效果:利用无毒廉价的无机镍盐和磷源通过简单方便的制备方法制备出了对电催化析氢具有优异的性能的不同物相和组成的Ni-P催化剂。
附图说明
图1为实施例1方法制备的Ni-P催化剂的X射线衍射图;
图2为实施例2方法制备的Ni-P催化剂的扫描电镜图;
图3为实施例2方法制备的Ni-P催化剂在酸性条件下(0.5M H2SO4)的极化曲线;
图4为实施例4方法制备的Ni-P催化剂的扫描电镜图。
具体实施方法
下面通过具体实施案例对本发明进行详细的说明。以下所提供的具体实施案例有助于本领域的技术人员更加系统的理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
1)、在室温下,将15mL,0.5~6mol/L氢氧化钠溶液缓慢加入到15mL,2mol/L镍盐(硫酸镍、硝酸镍或氯化镍)溶液中,磁力均匀搅拌5~10min得到均一的浅绿色絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液;
2)、将所得的体积为30mL的絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液转移至50mL的不锈钢水热反应釜中进行水热反应,水热反应参数为120℃下保温24h,反应结束后随炉冷却至室温;
3)、水热后,将步骤2)所得的Ni(OH)2胶体用去离子水洗涤6次后与体积为13mL,4mol/L次亚磷酸钠溶液混合,均匀搅拌20min使之充分混合;
4)、将所得混合溶液先在冰箱中冷冻处理3~5h后,放入冷冻干燥机中进行12~15h的冻干处理,并收集冻干后的混合物粉末置于真空管式炉中,在静止氩气的环境下进行以2~5℃min-1的升温速率升温至200~400℃,并在该温度下保温0.5~1h的低温固相磷化反应,待反应结束冷却至室温后得到黑色的产物,将产物研磨洗涤烘干后,所得的黑色粉末即为最终的镍磷电催化析氢材料;
实施例1
1)、将15mL,0.5mol/L氢氧化钠溶液缓慢加入到15mL,2mol/L硫酸镍溶液中,均匀搅拌得到均一的浅绿色絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液;
2)、将所得的30mL的絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液转移至50mL的不锈钢水热反应釜中进行水热反应,水热反应参数为120℃下保温24h,反应结束后随炉冷却至室温;
3)、水热后,将所得的Ni(OH)2胶体用去离子水洗涤6次后与体积为13mL,4mol/L次亚磷酸钠溶液混合,均匀搅拌20min使之充分混合;
4)、将所得混合溶液进行冻干处理,冻干后的混合物粉末置于真空管式炉中,在静止氩气的环境下进行以5℃min-1的升温速率升温至250℃,并在该温度下保温1h的低温固相磷化反应,待反应结束冷却至室温后研磨洗涤烘干后,得到黑色粉末最终的镍磷电催化析氢材料。
利用X射线衍射(XRD)对其物相进行表征可知,该实施例制备出了物相为Ni2P的Ni-P催化剂。
图1为本方法制备的Ni-P催化剂的X射线衍射图,由图1可知本方法制备的Ni-P催化剂的物相为Ni2P相。
实施例2
1)、将15mL,2mol/L氢氧化钠溶液缓慢加入到15mL,2mol/L硫酸镍溶液中,均匀搅拌得到均一的浅绿色絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液;
2)、将所得的30mL的絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液转移至50mL的不锈钢水热反应釜中进行水热反应,水热反应参数为120℃下保温24h,反应结束后随炉冷却至室温;
3)、水热后,将所得的Ni(OH)2胶体用去离子水洗涤6次后与体积为13mL,4mol/L次亚磷酸钠溶液混合,均匀搅拌20min使之充分混合;
4)、将所得混合溶液进行冻干处理,冻干后的混合物粉末置于真空管式炉中,在静止氩气的环境下进行以5℃min-1的升温速率升温至200℃,并在该温度下保温1h的低温固相磷化反应,待反应结束冷却至室温后研磨洗涤烘干后,得到黑色粉末最终的镍磷电催化析氢材料。
利用X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)对其物相形貌以进行表征可知,该实施例制备出了物相为Ni2P的Ni-P催化剂,纳米晶为不规则球状颗粒。由线性伏安法(LSV)得到该Ni-P催化剂在酸性条件下(0.5M H2SO4)的极化曲线,表明该Ni-P催化剂具有优异的电化学催化析氢的性能。
图2为本方法制备的Ni-P催化剂的扫描电镜图,由图2可知,其形貌为联结堆垛在一起的不规则球状颗粒形成的网状结构。图3为本方法制备的Ni-P催化剂在酸性条件下(0.5MH2SO4)的极化曲线,当电流密度达10mA cm-2时其电压仅需146mV。
实施例3
1)、将15mL,2mol/L氢氧化钠溶液缓慢加入到15mL,2mol/L硫酸镍溶液中,均匀搅拌得到均一的浅绿色絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液;
2)、将所得的30mL的絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液转移至50mL的不锈钢水热反应釜中进行水热反应,水热反应参数为120℃下保温24h,反应结束后随炉冷却至室温;
3)、水热后,将所得的Ni(OH)2胶体用去离子水洗涤6次后与体积为13mL,4mol/L次亚磷酸钠溶液混合,均匀搅拌20min使之充分混合;
4)、将所得混合溶液进行冻干处理,冻干后的混合物粉末置于真空管式炉中,在静止氩气的环境下进行以5℃min-1的升温速率升温至200℃,并在该温度下保温30min的低温固相磷化反应,待反应结束冷却至室温后研磨洗涤烘干后,得到黑色粉末最终的镍磷电催化析氢材料。
实施例4
1)、将15mL,2mol/L氢氧化钠溶液缓慢加入到15mL,2mol/L硫酸镍溶液中,均匀搅拌得到均一的浅绿色絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液;
2)、将所得的30mL的絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液转移至50mL的不锈钢水热反应釜中进行水热反应,水热反应参数为120℃下保温24h,反应结束后随炉冷却至室温;
3)、水热后,将所得的Ni(OH)2胶体用去离子水洗涤6次后与体积为13mL,4mol/L次亚磷酸钠溶液混合,均匀搅拌20min使之充分混合;
4)、将所得混合溶液进行冻干处理,冻干后的混合物粉末置于真空管式炉中,在静止氩气的环境下进行以5℃min-1的升温速率升温至300℃,并在该温度下保温40min的低温固相磷化反应,待反应结束冷却至室温后研磨洗涤烘干后,得到黑色粉末最终的镍磷电催化析氢材料。
图4为本方法制备的Ni-P催化剂的扫描电镜图,由图4可知,其形貌为联结堆垛在一起的不规则球状颗粒形成的网状结构。
实施例5
1)、将15mL,1mol/L氢氧化钠溶液缓慢加入到15mL,2mol/L硝酸镍溶液中,均匀搅拌得到均一的浅绿色絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液;
2)、将所得的30mL的絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液转移至50mL的不锈钢水热反应釜中进行水热反应,水热反应参数为120℃下保温24h,反应结束后随炉冷却至室温;
3)、水热后,将所得的Ni(OH)2胶体用去离子水洗涤6次后与体积为13mL,4mol/L次亚磷酸钠溶液混合,均匀搅拌20min使之充分混合;
4)、将所得混合溶液进行冻干处理,冻干后的混合物粉末置于真空管式炉中,在静止氩气的环境下进行以5℃min-1的升温速率升温至250℃,并在该温度下保温1h的低温固相磷化反应,待反应结束冷却至室温后研磨洗涤烘干后,得到黑色粉末最终的镍磷电催化析氢材料。
利用X射线衍射(XRD)对其物相以进行表征可知,该实施例制备出了物相为NiP2与Ni5P4的混合相的Ni-P催化剂。
实施例6
1)、将15mL,4.8mol/L氢氧化钠溶液缓慢加入到15mL,2mol/L氯化镍溶液中,均匀搅拌得到均一的浅绿色絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液;
2)、将所得的30mL的絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液转移至50mL的不锈钢水热反应釜中进行水热反应,水热反应参数为120℃下保温24h,反应结束后随炉冷却至室温;
3)、水热后,将所得的Ni(OH)2胶体用去离子水洗涤6次后与体积为13mL,4mol/L次亚磷酸钠溶液混合,均匀搅拌20min使之充分混合;
4)、将所得混合溶液进行冻干处理,冻干后的混合物粉末置于真空管式炉中,在静止氩气的环境下进行以5℃min-1的升温速率升温至250℃,并在该温度下保温1h的低温固相磷化反应,待反应结束冷却至室温后研磨洗涤烘干后,得到黑色粉末最终的镍磷电催化析氢材料。
利用X射线衍射(XRD)对其物相以进行表征可知,该实施例制备出了物相为Ni2P与Ni12P5的混合相的Ni-P催化剂。
实施例7
1)、将15mL,6mol/L氢氧化钠溶液缓慢加入到15mL,2mol/L硫酸镍溶液中,均匀搅拌得到均一的浅绿色絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液;
2)、将所得的30mL的絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液转移至50mL的不锈钢水热反应釜中进行水热反应,水热反应参数为120℃下保温24h,反应结束后随炉冷却至室温;
3)、水热后,将所得的Ni(OH)2胶体用去离子水洗涤6次后与体积为13mL,4mol/L次亚磷酸钠溶液混合,均匀搅拌20min使之充分混合;
4)、将所得混合溶液进行冻干处理,冻干后的混合物粉末置于真空管式炉中,在静止氩气的环境下进行以5℃min-1的升温速率升温至250℃,并在该温度下保温1h的低温固相磷化反应,待反应结束冷却至室温后研磨洗涤烘干后,得到黑色粉末最终的镍磷电催化析氢材料。
利用X射线衍射(XRD)对其物相以进行表征可知,该实施例制备出了物相为Ni2P与Ni12P5的混合相的Ni-P催化剂。
实施例8
1)、将15mL,2mol/L氢氧化钠溶液缓慢加入到15mL,2mol/L氯化镍溶液中,均匀搅拌得到均一的浅绿色絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液;
2)、将所得的30mL的絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液转移至50mL的不锈钢水热反应釜中进行水热反应,水热反应参数为120℃下保温24h,反应结束后随炉冷却至室温;
3)、水热后,将所得的Ni(OH)2胶体用去离子水洗涤6次后与体积为13mL,4mol/L次亚磷酸钠溶液混合,均匀搅拌20min使之充分混合;
4)、将所得混合溶液进行冻干处理,冻干后的混合物粉末置于真空管式炉中,在静止氩气的环境下进行以5℃min-1的升温速率升温至400℃,并在该温度下保温1h的低温固相磷化反应,待反应结束冷却至室温后研磨洗涤烘干后,得到黑色粉末最终的镍磷电催化析氢材料。
本发明公开和提出的所有方法和制备技术,本领域技术人员可通过借鉴本文内容,适当改变原料和工艺路线等环节实现,尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述,相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合,来实现最终的制备技术。特别需要指出的是,所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的,他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。。
Claims (9)
1.一种应用于高效电催化制氢的镍磷催化剂的制备方法,其特征是步骤如下:
1)、在室温下,将镍盐溶液置于磁力搅拌器上,将氢氧化钠溶液加入到镍盐溶液中,搅拌均匀得到浅绿色絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液;
2)、将步骤1)所得的絮状Ni(OH)2沉淀悬浮液转移至不锈钢水热反应釜中进行水热反应,得到Ni(OH)2胶体;
3)、将步骤2)所得的Ni(OH)2胶体进行多次洗涤后与次亚磷酸钠溶液混合得到混合溶液;
4)、将步骤3)所得混合溶液先在冰箱中冷冻处理3~5h后,放入冷冻干燥机中进行12~15h的冻干处理,并收集冻干后的混合物粉末置于真空管式炉中进行低温固相磷化反应,待反应结束冷却至室温后得到黑色的产物;
5)、将步骤4)黑色产物研磨用去离子水和酒精多次洗涤后,在空气下干燥箱中50~60℃烘干6~10h,所得的黑色粉末为镍磷电催化析氢材料。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征是镍盐为硫酸镍、硝酸镍或氯化镍。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征是镍盐溶液的用量体积与Ni(OH)2沉淀悬浮液体积比为1/2,浓度为2mol/L。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征是氢氧化钠溶液的用量体积与Ni(OH)2沉淀悬浮液体积比为1/2,浓度为0.5~6mol/L。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征是次亚磷酸钠溶液的用量体积与Ni(OH)2沉淀悬浮液体积比为13/30,浓度为4mol/L。
6.如权利要求1所述的制备方法,其特征是所述步骤1)搅拌在室温下进行,时间为5~10min。
7.如权利要求1所述的制备方法,其特征是转移至不锈钢水热反应釜中的絮状Ni(OH)2沉淀的体积与反应釜体积容量比为3/5,水热反应参数为120℃下保温24h,反应结束后随炉冷却至室温。
8.如权利要求1所述的制备方法,其特征是所述步骤3)中Ni(OH)2胶体用去离子水洗涤6次后与次亚磷酸钠溶液混合,均匀搅拌20~30min使之充分混合。
9.如权利要求1所述的制备方法,其特征是所述步骤4)的混合物粉末的低温固相磷化处理是在静止氩气的环境下进行,以2~5℃min-1的升温速率升温至200~400℃,并在该温度下保温0.5~1h。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711067348.2A CN107952458A (zh) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | 应用于高效电催化制氢的镍磷催化剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711067348.2A CN107952458A (zh) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | 应用于高效电催化制氢的镍磷催化剂的制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107952458A true CN107952458A (zh) | 2018-04-24 |
Family
ID=61964335
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711067348.2A Pending CN107952458A (zh) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | 应用于高效电催化制氢的镍磷催化剂的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107952458A (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108950597A (zh) * | 2018-08-10 | 2018-12-07 | 电子科技大学 | 一种复合结构纳米颗粒材料及其制备方法和应用 |
CN109301261A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-01 | 聊城大学 | 一种磷镍钯共掺杂碳基复合催化剂及其制备方法和应用 |
CN110215928A (zh) * | 2019-06-18 | 2019-09-10 | 济南大学 | 一种硫掺杂磷化镍纳米粉体的制备方法及其在电解水的应用 |
CN110639565A (zh) * | 2018-06-27 | 2020-01-03 | 北京印刷学院 | 一种碳-双金属磷化物复合材料及其制备方法 |
CN110820010A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-02-21 | 长沙理工大学 | 一种自支撑Ni2P/Ni@C复合阴极析氢材料及其制备方法 |
CN114481213A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-05-13 | 同济大学 | 一种低温磷化铂镍纳米合金团簇/碳催化剂及制备与应用 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101898754A (zh) * | 2010-08-09 | 2010-12-01 | 南开大学 | 一种低温还原制备磷化镍的新方法 |
CN103302304A (zh) * | 2013-06-07 | 2013-09-18 | 上海交通大学 | 镍或镍合金纳米管的制备方法 |
CN105126884A (zh) * | 2015-09-22 | 2015-12-09 | 云南师范大学 | 含有纳米金属磷化物MxPy催化剂的氨硼烷或水合肼催化水解释氢体系及其应用 |
CN105944743A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-09-21 | 天津大学 | 应用于催化制氢的蛋壳结构Ni-P纳米粒子的制备方法 |
CN106807416A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-06-09 | 南开大学 | 一种电催化分解水制氢的自支撑磷化镍纳米片材料及其制备方法 |
CN106824238A (zh) * | 2017-01-10 | 2017-06-13 | 北京化工大学 | 用于电解水的双功能催化剂纳米级Ni2P‑CoP双金属磷化物 |
CN107134572A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-09-05 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于磷化镍空心结构复合材料的制备方法及应用 |
-
2017
- 2017-11-02 CN CN201711067348.2A patent/CN107952458A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101898754A (zh) * | 2010-08-09 | 2010-12-01 | 南开大学 | 一种低温还原制备磷化镍的新方法 |
CN103302304A (zh) * | 2013-06-07 | 2013-09-18 | 上海交通大学 | 镍或镍合金纳米管的制备方法 |
CN105126884A (zh) * | 2015-09-22 | 2015-12-09 | 云南师范大学 | 含有纳米金属磷化物MxPy催化剂的氨硼烷或水合肼催化水解释氢体系及其应用 |
CN105944743A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-09-21 | 天津大学 | 应用于催化制氢的蛋壳结构Ni-P纳米粒子的制备方法 |
CN106824238A (zh) * | 2017-01-10 | 2017-06-13 | 北京化工大学 | 用于电解水的双功能催化剂纳米级Ni2P‑CoP双金属磷化物 |
CN106807416A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-06-09 | 南开大学 | 一种电催化分解水制氢的自支撑磷化镍纳米片材料及其制备方法 |
CN107134572A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-09-05 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于磷化镍空心结构复合材料的制备方法及应用 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
BO YOU ET AL.: "Hierarchically Porous Urchin-Like Ni2P Superstructures Supported on Nickel Foam as Efficient Bifunctional Electrocatalysts for Overall Water Splitting", 《ACS CATALYSIS》 * |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110639565A (zh) * | 2018-06-27 | 2020-01-03 | 北京印刷学院 | 一种碳-双金属磷化物复合材料及其制备方法 |
CN110639565B (zh) * | 2018-06-27 | 2023-09-29 | 北京印刷学院 | 一种碳-双金属磷化物复合材料及其制备方法 |
CN108950597A (zh) * | 2018-08-10 | 2018-12-07 | 电子科技大学 | 一种复合结构纳米颗粒材料及其制备方法和应用 |
CN108950597B (zh) * | 2018-08-10 | 2020-03-27 | 电子科技大学 | 一种复合结构纳米颗粒材料及其制备方法和应用 |
CN109301261A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-01 | 聊城大学 | 一种磷镍钯共掺杂碳基复合催化剂及其制备方法和应用 |
CN110215928A (zh) * | 2019-06-18 | 2019-09-10 | 济南大学 | 一种硫掺杂磷化镍纳米粉体的制备方法及其在电解水的应用 |
CN110820010A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-02-21 | 长沙理工大学 | 一种自支撑Ni2P/Ni@C复合阴极析氢材料及其制备方法 |
CN114481213A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-05-13 | 同济大学 | 一种低温磷化铂镍纳米合金团簇/碳催化剂及制备与应用 |
CN114481213B (zh) * | 2022-02-25 | 2023-08-29 | 同济大学 | 一种低温磷化铂镍纳米合金团簇/碳催化剂及制备与应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107952458A (zh) | 应用于高效电催化制氢的镍磷催化剂的制备方法 | |
CN108080034B (zh) | 一种基于镍基三维金属有机框架物催化剂制备方法和应用 | |
CN108554413B (zh) | 一种三维多级结构高分散镍基电催化材料及其制备方法 | |
CN109252180B (zh) | 一种三元mof纳米片阵列材料、制备方法及其应用 | |
CN108385124A (zh) | 一种用于析氢反应的过渡族金属/碳管/石墨烯电催化剂的制备方法 | |
CN107051559A (zh) | 一种氧还原和析氧磷化钴@npc双功能复合催化剂及其制备方法和应用 | |
Huang et al. | A S-scheme heterojunction of Co9S8 decorated TiO2 for enhanced photocatalytic H2 evolution | |
CN112774704A (zh) | 泡沫镍自支撑FeCo磷化物电催化剂及其制备方法和应用 | |
CN107670679A (zh) | 一种MoS2/rGO‑CN复合材料的制备方法及其应用 | |
CN106450590B (zh) | 一种铜/氮双掺杂的多孔纤维状碳材料、制备方法及其应用 | |
CN109267089B (zh) | 一种纳米森林状的V掺杂的Ni3S2/NF自支撑电极及其制备方法 | |
CN111001428B (zh) | 一种无金属碳基电催化剂及制备方法和应用 | |
CN110813350B (zh) | 一种碳基复合电催化剂及其制备方法与应用 | |
CN110327961A (zh) | 一种黑磷-活化石墨烯异质结负载氮化镍颗粒的制备方法 | |
CN111785977B (zh) | 一种铁钴合金/氮共掺杂碳气凝胶电催化材料的制备方法 | |
CN110075858A (zh) | 一种钒掺杂的钴铁层状双氢氧化物/泡沫镍纳米复合材料及其制备方法 | |
CN112563515B (zh) | 一种铁氮共掺杂碳与MXene复合物及其制备方法和应用 | |
CN113105645B (zh) | 一种镍基金属有机框架化合物制备方法、产品和应用 | |
CN112791736A (zh) | WP2/Cu3P复合纳米结构催化剂在电解水产氢方面的应用 | |
CN111701607A (zh) | MnCo2O4@Ni2P/NF双功能全解水催化剂及其制备方法与应用 | |
CN109174187A (zh) | 一种镍基金属有机骨架的复合电催化剂的制备 | |
CN111389466A (zh) | 钴(ⅱ)金属有机框架材料及其在电催化析氢上的应用 | |
Wang et al. | Grain boundary engineering of Co3O4 nanomeshes for efficient electrochemical oxygen evolution | |
CN108565469A (zh) | 一种钴-氮掺杂碳复合材料及其制备方法 | |
Zhang et al. | Robust and hydrophilic Mo-NiS@ NiTe core-shell heterostructure nanorod arrays for efficient hydrogen evolution reaction in alkaline freshwater and seawater |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180424 |