CN108607586A - 一种镍磷化物、其制备方法及电解水制氢的方法 - Google Patents

一种镍磷化物、其制备方法及电解水制氢的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108607586A
CN108607586A CN201810403811.4A CN201810403811A CN108607586A CN 108607586 A CN108607586 A CN 108607586A CN 201810403811 A CN201810403811 A CN 201810403811A CN 108607586 A CN108607586 A CN 108607586A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nickel
preparation
source compound
acetate
phosphide
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.)
Granted
Application number
CN201810403811.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108607586B (zh
Inventor
陆顺
万红兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Original Assignee
Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing Changan Automobile Co Ltd filed Critical Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Priority to CN201810403811.4A priority Critical patent/CN108607586B/zh
Publication of CN108607586A publication Critical patent/CN108607586A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108607586B publication Critical patent/CN108607586B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • 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
    • 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
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/34—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
    • B01J37/348—Electrochemical processes, e.g. electrochemical deposition or anodisation
    • 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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

本发明提供了一种镍磷化物、其制备方法及电解水制氢的方法。本发明提供的镍磷化物的制备方法包括：a)将镍源化合物、磷源化合物和乙酸盐溶解于水中，得到溶解液；b)对所述溶解液进行电沉积处理，得到镍磷化物。本发明提供的制备方法简单易行，条件温和、无需高温高压的苛刻条件，对设备及操作均较为简单、成本较低，而且安全环保、无副产物，适用于大规模生产。

Description

一种镍磷化物、其制备方法及电解水制氢的方法
技术领域
本发明涉及无机材料合成技术领域，特别涉及一种镍磷化物、其制备方法及电解水制氢的方法。
背景技术
过渡金属磷化物是过渡金属与磷形成的二元或多元化合物的总称，兼具金属和半导体的特性，例如Ni2P、MoP及WP等便属于过渡金属磷化物，具有金属特性，是重要的催化材料。过渡金属磷化物中，随着金属元素的不同，形成的磷化物中的化学键也各不相同，导致过渡金属磷化物可形成三种不同类型的化合物，即离子型化合物、金属型化合物和共价型化合物，因此，过渡金属磷化物显示出特殊的物理化学性质和晶体结构，且因其电子结构特征而在电学和力学等方面所具有显著的特性日益受到关注。此外，一些过渡金属磷化物还可作为一种新的电解水析氢催化材料，以往，通常采用金、钯、铂等贵金属作为析氢催化剂，但由于其价格昂贵、地球储量有限而限制了其发展，而近年来研究发现，有一些过渡金属磷化物可较好的应用于电解水析氢领域。由于上述诸多优势，过渡金属磷化物的品种开发和磷化物的有效制备都受到了越来越多的关注。
其中，作为过渡金属磷化物的典型代表之一，镍磷化物(即由过渡金属镍与磷形成的化合物)，已证明具有优异的超导、铁磁性能，广泛应用于光电器件、磁学器件领域；同时，镍磷化物还具有光催化性能，可作为一种良好的催化剂，应用于加氢脱氧、加氢脱硫、脱氮等领域。
目前，包括镍磷化物在内的过渡金属磷化物的制备方法包括：通过金属单质与磷直接合成；液相置换反应；单源前驱物在有机溶剂中热分解；磷酸盐还原；脱卤硅烷反应；溶剂热反应。然而，上述各制备方法需要在高温高压条件下进行，反应条件苛刻，操作复杂，对设备要求较高，成本高，且反应原料多以红磷或剧毒的PH3为磷源，导致反应过程不易控制，同时伴随副产物，由于上述种种缺陷而导致这些制备方法无法适应当前的生产需求，因此，开发简单、低成本、安全环保无副产的制备方法已成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种镍磷化物、其制备方法及电解水制氢的方法，本发明提供的制备镍磷化物的方法简单易行、条件温和、成本低、安全环保，无副产物，适用于大规模生产。同时，本发明的制备方法制得的镍磷化物能够作为电解水析氢催化剂进行电解水制氢，并表现出优异的电解水析氢催化性能。
本发明提供了一种镍磷化物的制备方法，包括以下步骤：
a)将镍源化合物、磷源化合物和乙酸盐溶解于水中，得到溶解液；
b)对所述溶解液进行电沉积处理，得到镍磷化物。
优选的，所述磷源化合物为次磷酸盐。
优选的，所述步骤a)中，镍源化合物中的镍离子、乙酸盐中乙酸根和磷源化合物中次磷酸根的摩尔比为1∶2∶10。
优选的，所述镍源化合物包括六水合硝酸镍、六水合硫酸镍和六水合氯化镍中的一种或几种。
优选的，所述次磷酸盐包括次磷酸钠、次磷酸铵和次磷酸钾中的一种或几种；
所述乙酸盐中的阳离子与所述次磷酸盐中的阳离子相同。
优选的，所述步骤b)中，所述电沉积处理为线性循环伏安扫描处理。
优选的，所述步骤b)中，电沉积处理的条件包括：电沉积温度为20～30℃；电沉积电位为-0.2V～-1.0V；电沉积的扫描速度为5～20mV/s。
优选的，所述步骤a)中，镍源化合物、乙酸盐和磷源化合物的总量与水的用量比为(0.5～0.7)mol∶50mL。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的制备方法制得的镍磷化物。
本发明还提供了一种电解水制氢的方法，以上述技术方案所述的镍磷化物为析氢催化剂对水电解，制得氢气。
本发明提供的制备镍磷化物的方法先将镍源化合物、磷源化合物和乙酸盐溶解于水中，得到溶解液，再对溶解液进行电沉积处理，即形成镍磷化物。与现有技术相比，本发明提供的制备方法简单易行，条件温和、无需高温高压的苛刻条件，对设备及操作均较为简单、成本较低，而且安全环保、无副产物，适用于大规模生产。
按照本发明提供的制备方法制得的镍磷化物能够作为电解水析氢催化剂进行电解水制氢，且试验结果表明，其电解水析氢电位较低，表现出较好的电解水析氢性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为实施例1所得产品的扫描电镜图；
图2为实施例1所得产品的能谱图；
图3为比较例1所得产品的扫描电镜图；
图4为比较例1所得产品的能谱图；
图5为实施例2的电解水析氢测试图；
图6为实施例1所得镍磷化物的计时电流曲线图。
具体实施方式
本发明提供了一种镍磷化物的制备方法，包括以下步骤：
a)将镍源化合物、磷源化合物和乙酸盐溶解于水中，得到溶解液；
b)对所述溶解液进行电沉积处理，得到镍磷化物。
本发明提供的制备方法先将镍源化合物、磷源化合物和乙酸盐溶解于水中，得到溶解液，再对溶解液进行电沉积处理，得到镍磷化物。本发明提供的制备方法简单易行、条件温和、成本低、安全环保，无副产物，适用于大规模生产。
按照本发明，先将镍源化合物、磷源化合物和乙酸盐溶解于水中，得到溶解液。
本发明中，所述镍源化合物优选包括六水合硝酸镍、六水硫酸镍和六水合氯化镍中的一种或几种。在一个实施例中，镍源化合物为六水合硝酸镍(即Ni(NO3)2·6H2O)；在另一个实施例中，镍源化合物为六水合硫酸镍(即NiSO4·6H2O)；在另一个实施例中，镍源化合物为六水合氯化镍(即NiCl2·6H2O)。本发明对所述镍源化合物的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
本发明中，所述磷源化合物优选为次磷酸盐；经申请人研究发现，采用次磷酸盐提供的次磷酸根，与镍源中的镍离子、乙酸盐中的乙酸根协同搭配，形成能够用于电沉积的电解液体系，并能够在电沉积处理下成功形成镍磷化物。本发明中，所述次磷酸盐优选包括次磷酸钠、次磷酸铵和次磷酸钾中的一种或几种。在一个实施例中，磷源化合物为次磷酸钠；在另一个实施例中，磷源化合物为次磷酸铵；在另一个实施例中，磷源化合物为次磷酸钾。
本发明中，所述乙酸盐提供乙酸根，在镍源化合物、磷源化合物与水形成的溶解液中维持酸碱度，并促进镍源、磷源溶液体系在电沉积下形成镍磷化物。本发明中，所述乙酸盐中的阳离子优选与次磷酸盐中的阳离子相同，从而防止镍磷化物产物中引入杂质。
本发明中，镍源化合物中的镍离子、乙酸盐中乙酸根和磷源化合物中次磷酸根的摩尔比优选为1∶2∶10；在该比例下，能够更好的维持溶液的酸碱度以及形成合适的反应物浓度比，更有利于层状镍磷化物的形成，以及使镍磷产物具有优异的电解水析氢催化性能。
在本发明的一个实施例中，镍源化合物为六水合硝酸镍，磷源化合物为次磷酸钠，乙酸盐为乙酸钠。在本发明另一个实施例中，镍源化合物为六水合硫酸镍，磷源化合物为次磷酸铵，乙酸盐为乙酸铵。在本发明的另一个实施例中，镍源化合物为六水合氯化镍，磷源化合物为次磷酸钾，乙酸盐为乙酸钾。在本发明的另一个实施例中，镍源化合物为六水合硝酸镍，磷源化合物为次磷酸钠，乙酸盐为乙酸钠。在本发明另一个实施例中，镍源化合物为六水合硝酸镍，磷源化合物为次磷酸铵，乙酸盐为乙酸铵。在本发明的另一个实施例中，镍源化合物为六水合硝酸镍，磷源化合物为次磷酸钾，乙酸盐为乙酸钾。在本发明的另一个实施例中，镍源化合物为六水合氯化镍，磷源化合物为次磷酸钠，乙酸盐为乙酸钠。在本发明另一个实施例中，镍源化合物为六水合氯化镍，磷源化合物为次磷酸铵，乙酸盐为乙酸铵。在本发明的另一个实施例中，镍源化合物为六水合氯化镍，磷源化合物为次磷酸钾，乙酸盐为乙酸钾。
本发明中，所述水优选为去离子水。所述去离子水的导电率优选为≥18.5MΩ.cm；若采用电导率过低的去离子水，易影响后续电沉积处理的沉积效率和沉积产物性能。
本发明中，镍源化合物、乙酸钠和磷源化合物总量与水的用量比优选为(0.5～0.7)mol∶50mL，更优选为0.65mol∶50mL。
按照本发明，将镍源化合物、磷源化合物和乙酸盐溶解于水中后，形成溶解液，再以所述溶解液为电解液进行电沉积处理，得到镍磷化物。
本发明中，所述电沉积处理的方式优选为线性循环伏安扫描处理。对于本发明中的上述溶解液体系，相比于其它电沉积方式，采用线性循环伏安扫描处理的电沉积方式，能够达到沉积效率高、沉积时间短的效果，同时更有利于镍磷化物的形成，且沉积产物形貌好，能够获得层状镍磷化物，并使镍磷化物具有优异的电解水析氢催化性能。
本发明中，所述电沉积处理的电沉积温度优选为20～30℃。所述电沉积处理的电沉积电位优选为-0.2V～-1.0V。所述电沉积处理的扫描速度优选为5～20mV/s。
本发明提供的制备方法先将镍源化合物、磷源化合物和乙酸盐溶解于水中，得到溶解液，再对溶解液进行电沉积处理，即可形成镍磷化物。相比于现有技术，本发明提供的制备方法简单易行，条件温和、无需高温高压的苛刻条件，对设备及操作均较为简单、成本较低，而且安全环保、无副产物，适用于大规模生产。
本发明还提供了一种上述制备方法制得的镍磷化物。
在一些实施例中，所得镍磷化物为层状镍磷化物。在一些实施例中，所述层状镍磷化物的片层长度为5～20μm，片层宽度为5～20μm。
本发明还提供了一种电解水制氢的方法，以上述技术方案所述的镍磷化物为析氢催化剂对水电解，制得氢气。本发明制得的镍磷化合物能够作为电解水析氢催化剂使用，而且具有较好的催化制氢效果。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。以下实施例中，所用镍源、磷源和乙酸盐均为分析纯，购自国药集团。
实施例1
1.1样品制备
将六水合硝酸镍、乙酸钠和次磷酸钠按摩尔比1∶2∶10加入适应电解槽中(槽容积为100mL，所有原料摩尔总量为0.65mol)，并加入电导率为18.5MΩ.cm的去离子水50mL进行溶解，得到溶解液。利用三电极体系(以玻碳电极为工作电极，充满饱和KCl的Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为对电极)对所得溶解液进行线性循环伏安扫描电沉积处理，电沉积温度为20℃，沉积电位为-0.2V～-1.0V，扫描速度为5mV/s，处理160秒后，得到镍磷化物。
1.2样品表征
(1)对所得产品进行扫描电镜测试，结果如图1所示，图1为本实施例所得产品的扫描电镜图。由图1可以看出，所得产品呈多层分级结构，尺寸均匀，片层长度为5～20μm，片层宽度为5～20μm。
(2)对所得产品进行能谱测试，结果如图2所示，图2为本实施例所得产品的能谱图。由图2可以看出，所得产品仅含有镍和磷两种元素，证明通过本发明的制备方法成功制备出片层分级的镍磷化物。
比较例1
按照刘慧发表的论文“磷化镍及其复合纳微米材料的制备、表征及性能研究”提供的热溶剂法制备镍磷化物，具体如下：
称取0.0056g(0.015mol)十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和0.013g(0.045mmol)十二烷基硫酸钠(SDS)加入盛有16mL蒸馏水的容积为20mL聚四氟乙烯内衬中，置于磁力搅拌器上搅拌，至完全溶解；再加入0.237g(1mmol)NiCl2·6H2O于上述溶液中继续搅拌30min后，加入0.20g(1.62mmol)白磷(P4)，密封于高压不锈钢反应釜中。然后，置于恒温烘箱中于170℃下反应16h。待反应结束后，使反应釜自然冷却至室温。取出反应釜，倒掉上清液，将所得的黑色固体用苯清洗，除去未反应的P4，然后再用无水乙醇、蒸馏水反复洗涤数次，以除去因发生副反应而生成的杂质。最后将产物离心后放进真空干燥箱中，设置温度为60℃，真空干燥6h后，收集产物。
对所得产品进行扫描电镜测试，结果如图3所示，图3为本实施例所得产品的扫描电镜图。由图3可以看出，所得产品呈片层结构。
对所得产品进行能谱测试，结果如图4所示，图4为本实施例所得产品的能谱图。由图4可以看出，所得产品含有镍和磷两种元素，且两种元素含量较少。
通过实施例1和比较例1可知，相比于比较例1的热溶剂法，本发明提供的制备方法明显简化了操作步骤，更为简单易行，且无需高温长时间的苛刻反应条件，对设备要求低，而且无副反应发生、无需处理副产物，还安全环保，无毒无污染，更有利于进行大规模生产。
实施例2
1.1电解水析氢效果测试
分别将实施例1、比较例1制备的镍磷化物(实施例1与比较例1的镍磷化物取等量)作为电解水析氢催化剂进行电解水析氢测试，并以干净的玻碳电极作空白对照(记为比较例2)。具体如下：
分别以实施例1沉积了镍磷化物的玻碳电极、复合了比较例1的镍磷化物的玻碳电极、比较例2的干净玻碳电极为工作电极，以Ag/AgCl为参比电极，浓度为3mol/L的饱和KCl溶液为参比电极填充液，在相同条件(即0.1mol/L的磷酸盐缓冲溶液，PH为7)下进行线性循环扫描测试，测试电位区间为-0.2V～-1.0V。
测试结果参见图5，图5为实施例2的电解水析氢测试图。由图3可以看出，实施例1对应的析氢电位为-1.304V，比较例1对应的析氢电位为-1.311V，比较例2对应的析氢电位过大，在图中无法显示。通过上述测试结果可知，相比于比较例1～2，实施例1的镍磷化物明显具有更低的析氢电位，表现出更好析氢性能。由此证明，本发明制得的镍磷化物可作为电解水析氢催化剂使用，而且，相比于现有镍磷化物具有更好的电解水析氢性能。
1.2电化学稳定性测试
以实施例1的镍磷化物作为电解水析氢催化剂进行电解水析氢(按照1.1中电解水析氢测试过程进行)，测试其在电解水析氢过程中的电化学稳定性，测试条件为：在开路电位负载下进行1000s的稳定性测试。测试结果参见图6，图6为实施例1所得镍磷化物的计时电流曲线图。由图6可以看出，实施例1的镍磷化物在测试起始50s内迅速进入稳定状态，并在后续时间保持稳定，证明该材料具有较好的电化学稳定性，可作为一种稳定的电解水析氢催化剂。
实施例3
将六水合硫酸镍、乙酸钠和次磷酸钠按摩尔比1∶2∶10加入适应电解槽中(槽容积为100mL，所有原料摩尔总量为0.65mol)，并加入电导率为18.5MΩ.cm的去离子水50mL进行溶解，得到溶解液。利用三电极体系(以玻碳电极为工作电极，充满饱和KCl的Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为对电极)对所得溶解液进行线性循环伏安扫描电沉积处理，电沉积温度为20℃，沉积电位为-0.2V～-1.0V，扫描速度为5mV/s，处理60秒后，得到镍磷化物。
对所得产品进行扫描电镜测试，结果显示，所得产品呈多层分级结构，尺寸均匀，片层长度为5～20μm，片层宽度为5～20μm。
对所得产品进行能谱测试，结果显示，所得产品仅含有镍和磷两种元素，证明通过本发明的制备方法成功制备出片层分级的镍磷化物。
按照实施例2的测试方法对所得镍磷产物进行电解水析氢测试，结果显示，其析氢电位为-1.309V，表现出优异的电解水析氢性能。
实施例4
将六水合氯化镍、乙酸铵和次磷酸铵按摩尔比1∶2∶10加入适应电解槽中(槽容积为100mL，所有原料摩尔总量为0.65mol)，并加入电导率为18.5MΩ.cm的去离子水50mL进行溶解，得到溶解液。利用三电极体系(以玻碳电极为工作电极，充满饱和KCl的Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为对电极)对所得溶解液进行线性循环伏安扫描电沉积处理，电沉积温度为20℃，沉积电位为-0.2V～-1.0V，扫描速度为5mV/s，处理60秒后，得到镍磷化物。
对所得产品进行扫描电镜测试，结果显示，所得产品呈多层分级结构，尺寸均匀，片层长度为5～20μm，片层宽度为5～20μm。
对所得产品进行能谱测试，结果显示，所得产品仅含有镍和磷两种元素，证明通过本发明的制备方法成功制备出片层分级的镍磷化物。
按照实施例2的测试方法对所得镍磷产物进行电解水析氢测试，结果显示，其析氢电位为-1.309V，表现出优异的电解水析氢性能。
实施例5
将六水合氯化镍、乙酸铵和次磷酸钾按摩尔比1∶2∶10加入适应电解槽中(槽容积为100mL，所有原料摩尔总量为0.65mol)，并加入电导率为18.5MΩ.cm的去离子水50mL进行溶解，得到溶解液。利用三电极体系(以玻碳电极为工作电极，充满饱和KCl的Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为对电极)对所得溶解液进行线性循环伏安扫描电沉积处理，电沉积温度为20℃，沉积电位为-0.2V～-1.0V，扫描速度为5mV/s，处理60秒后，得到镍磷化物。
对所得产品进行扫描电镜测试，结果显示，所得产品呈多层分级结构，尺寸均匀，片层长度为5～20μm，片层宽度为5～20μm。
对所得产品进行能谱测试，结果显示，所得产品仅含有镍和磷两种元素，证明通过本发明的制备方法成功制备出片层分级的镍磷化物。
按照实施例2的测试方法对所得镍磷产物进行电解水析氢测试，结果显示，其析氢电位为-1.306V，表现出优异的电解水析氢性能。
由以上实施例可知，相比于现有技术，本发明提供的制备方法简单易行，条件温和、无需高温高压的苛刻条件，对设备及操作均较为简单、成本较低，而且安全环保、无副产物，适用于大规模生产。另外，相比于现有制备方案，本发明提供的制备方法制得的产物具有较好的电解水析氢性能；同时，本发明的制备方案中，乙酸盐和次磷酸盐的阳离子相同时(对比实施例1～4和实施例5)，能够进一步明显改善产物的电解水析氢性能。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有近似于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种镍磷化物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将镍源化合物、磷源化合物和乙酸盐溶解于水中，得到溶解液；
b)对所述溶解液进行电沉积处理，得到镍磷化物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷源化合物为次磷酸盐。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中，镍源化合物中的镍离子、乙酸盐中乙酸根和磷源化合物中次磷酸根的摩尔比为1∶2∶10。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍源化合物包括六水合硝酸镍、六水合硫酸镍和六水合氯化镍中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述次磷酸盐包括次磷酸钠、次磷酸铵和次磷酸钾中的一种或几种；
所述乙酸盐中的阳离子与所述次磷酸盐中的阳离子相同。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中，所述电沉积处理为线性循环伏安扫描处理。
7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中，电沉积处理的条件包括：电沉积温度为20～30℃；电沉积电位为-0.2V～-1.0V；电沉积的扫描速度为5～20mV/s。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中，镍源化合物、乙酸盐和磷源化合物的总量与水的用量比为(0.5～0.7)mol∶50mL。
9.权利要求1～8中任一项所述的制备方法制得的镍磷化物。
10.一种电解水制氢的方法，其特征在于，以权利要求9所述的镍磷化物为析氢催化剂对水电解，制得氢气。
CN201810403811.4A 2018-04-28 2018-04-28 一种镍磷化物、其制备方法及电解水制氢的方法 Active CN108607586B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810403811.4A CN108607586B (zh) 2018-04-28 2018-04-28 一种镍磷化物、其制备方法及电解水制氢的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810403811.4A CN108607586B (zh) 2018-04-28 2018-04-28 一种镍磷化物、其制备方法及电解水制氢的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108607586A true CN108607586A (zh) 2018-10-02
CN108607586B CN108607586B (zh) 2021-02-05

Family

ID=63661454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810403811.4A Active CN108607586B (zh) 2018-04-28 2018-04-28 一种镍磷化物、其制备方法及电解水制氢的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108607586B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110484934A (zh) * 2019-09-02 2019-11-22 燕山大学 镍磷/磷化镍-碳布三维自支撑析氢电极材料的制备方法
CN110639566A (zh) * 2019-09-23 2020-01-03 中国石油大学(北京) 一种全解水催化剂及其制备方法与应用
CN110975888A (zh) * 2019-11-14 2020-04-10 河南城建学院 一种过渡金属磷化物或硫化物的制备方法
CN111334820A (zh) * 2020-02-24 2020-06-26 江苏大学 一种低成本高效Ni-P系析氢电极及其制备方法
CN111334821A (zh) * 2020-02-28 2020-06-26 江苏大学 一种中性条件下高效镍磷化物电解水析氢催化电极及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104321463A (zh) * 2012-06-04 2015-01-28 德国艾托特克公司 用于镍层无电沉积的镀浴
CN105107535A (zh) * 2015-07-14 2015-12-02 中国科学院长春应用化学研究所 一种自支撑过渡金属-磷合金催化剂及其制备方法和应用
CN107268046A (zh) * 2017-06-14 2017-10-20 河海大学 一种Ni‑W‑P梯度合金的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104321463A (zh) * 2012-06-04 2015-01-28 德国艾托特克公司 用于镍层无电沉积的镀浴
CN105107535A (zh) * 2015-07-14 2015-12-02 中国科学院长春应用化学研究所 一种自支撑过渡金属-磷合金催化剂及其制备方法和应用
CN107268046A (zh) * 2017-06-14 2017-10-20 河海大学 一种Ni‑W‑P梯度合金的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RUIXIANWU等: ""Electrodeposited synthesis of self-supported Ni-P cathode for efficient electrocatalytic hydrogen generation"", 《PROGRESS IN NATURAL SCIENCE: MATERIALS INTERNATIONAL》 *
屠振密 等: "《现代合金电沉积理论与技术》", 31 May 2016, 国防工业出版社 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110484934A (zh) * 2019-09-02 2019-11-22 燕山大学 镍磷/磷化镍-碳布三维自支撑析氢电极材料的制备方法
CN110484934B (zh) * 2019-09-02 2021-06-08 燕山大学 镍磷/磷化镍-碳布三维自支撑析氢电极材料的制备方法
CN110639566A (zh) * 2019-09-23 2020-01-03 中国石油大学(北京) 一种全解水催化剂及其制备方法与应用
CN110975888A (zh) * 2019-11-14 2020-04-10 河南城建学院 一种过渡金属磷化物或硫化物的制备方法
CN111334820A (zh) * 2020-02-24 2020-06-26 江苏大学 一种低成本高效Ni-P系析氢电极及其制备方法
CN111334821A (zh) * 2020-02-28 2020-06-26 江苏大学 一种中性条件下高效镍磷化物电解水析氢催化电极及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108607586B (zh) 2021-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108607586A (zh) 一种镍磷化物、其制备方法及电解水制氢的方法
Wang et al. Heterogeneous bimetallic Mo‐NiPx/NiSy as a highly efficient electrocatalyst for robust overall water splitting
Liu et al. Complete reconstruction of hydrate pre-catalysts for ultrastable water electrolysis in industrial-concentration alkali media
Arif et al. Highly active sites of NiVB nanoparticles dispersed onto graphene nanosheets towards efficient and pH-universal overall water splitting
Guo et al. Elaborately assembled core-shell structured metal sulfides as a bifunctional catalyst for highly efficient electrochemical overall water splitting
CN107587161B (zh) 一种棒状NiFeSe/C电解水催化剂的制备方法
Zheng et al. Three-birds-with-one-stone electrolysis for energy-efficiency production of gluconate and hydrogen
Zhang et al. In situ interfacial engineering of nickel tungsten carbide Janus structures for highly efficient overall water splitting
Chen et al. Electrochemical sensing of glucose by carbon cloth-supported Co3O4/PbO2 core-shell nanorod arrays
Yan et al. Self-supported FeNi-P nanosheets with thin amorphous layers for efficient electrocatalytic water splitting
Liu et al. Molybdenum carbide/phosphide hybrid nanoparticles embedded P, N co-doped carbon nanofibers for highly efficient hydrogen production in acidic, alkaline solution and seawater
Yang et al. Defect engineering of cobalt microspheres by S doping and electrochemical oxidation as efficient bifunctional and durable electrocatalysts for water splitting at high current densities
CN106824198B (zh) 钴基产氧催化剂及其制备方法以及一种碱性制氢电解槽
CN105642326B (zh) 一种多孔碳负载金属复合材料及其制备方法和应用
Xiao et al. Synthesizing nanoparticles of Co-P-Se compounds as electrocatalysts for the hydrogen evolution reaction
CN107663637B (zh) 钼酸盐纳米复合材料及其制备方法和应用
CN107460496B (zh) 涂渍型镍掺杂硫化铁/碳复合材料电极的制备方法
CN109092331B (zh) 一种空心管状钴硒化合物/钼硒化合物复合纳米材料及其制备方法和应用
CN108447703A (zh) 一种镍铁双金属氢氧化物@二氧化铈异质结构纳米片材料、制备方法及其应用
Li et al. Ultrafine trimetallic oxyphosphide nanoparticles for efficient electrochemical overall water splitting
CN109092341A (zh) 中空铜掺杂氧化钴镍包覆的氮掺杂碳纳米复合材料及制备
CN109989070A (zh) 三维分级FeP纳米片析氢电催化材料及其制备方法和应用
Kumar et al. Highly sensitive non-enzymatic glucose detection using 3-D Ni3 (VO4) 2 nanosheet arrays directly grown on Ni foam
CN108611657A (zh) 一种含氮钴钼的纳米碳纤维电化学催化剂的合成及应用
Li et al. Novel neuron-network-like Cu–MoO2/C composite derived from bimetallic organic framework for highly efficient detection of hydrogen peroxide

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant