CN109621995A - 一种磷化钴纳米线电解水产氢催化剂及其制备方法 - Google Patents

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赵影
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Abstract

本发明公开了一种磷化钴纳米线电解水产氢催化剂的制备方法，包括如下步骤：A、在反应釜中加入8‑10份的硫酸钴、20‑30份的尿素、70‑100份的水、5‑10份的乙二醇，充分溶解；B、将反应釜加热至130‑170℃，进行水热反应，得到磷化钴前驱体；C、待反应釜自然冷却至常温后，加入20‑30份的氨水和20‑30份的乙二醇、2‑3份的三氧化钼，其中氨水浓度为10wt％；将反应釜加热至110‑135℃，直至得到固态磷化钴；D、将步骤C得到的固态磷化钴置于500‑600℃的环境内煅烧2‑3小时，得到成品。本发明能够解决现有技术的不足，提高磷化钴的催化性能。

Description

一种磷化钴纳米线电解水产氢催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电解水催化剂，具体涉及一种磷化钴纳米线电解水产氢催化剂及其制备方法。
背景技术
氢能是一种无污染、燃烧值高的新型能源。在各种产氢方法中，电解水是相对安全可靠的。但是，电解水产氢的能源消耗大，成为了其广泛应用的瓶颈。磷化钴是一种良好的导体，且具有优秀的电催化析氢反应性能，是电解水产氢的重要催化剂。但是，现有磷化钴结构的活性位点少，无法充分发挥磷化钴的催化性能。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为解决上述问题，本发明提出了一种磷化钴纳米线电解水产氢催化剂及其制备方法，能够解决现有技术的不足，提高磷化钴的催化性能。
(二)技术方案
一种磷化钴纳米线电解水产氢催化剂的制备方法，包括以下步骤：
以下份数均为质量份数；
A、在反应釜中加入8-10份的硫酸钴、20-30份的尿素、70-100份的水、5-10份的乙二醇，充分溶解；
B、将反应釜加热至130-170℃，进行水热反应，得到磷化钴前驱体；
C、待反应釜自然冷却至常温后，加入20-30份的氨水和20-30份的乙二醇、2-3份的三氧化钼，其中氨水浓度为10wt％；将反应釜加热至110-135℃，直至得到固态磷化钴；
D、将步骤C得到的固态磷化钴置于500-600℃的环境内煅烧2-3小时，得到成品。
作为优选，包括以下步骤：
A、在反应釜中加入8份的硫酸钴、22份的尿素、100份的水、5份的乙二醇，充分溶解；
B、将反应釜加热至140℃，进行水热反应，得到磷化钴前驱体；
C、待反应釜自然冷却至常温后，加入23份的氨水和23份的乙二醇、2份的三氧化钼，其中氨水浓度为10wt％；将反应釜加热至110℃，直至得到固态磷化钴；
D、将步骤C得到的固态磷化钴置于525℃的环境内煅烧3小时，得到成品。
作为优选，包括以下步骤：
A、在反应釜中加入9份的硫酸钴、25份的尿素、90份的水、5份的乙二醇，充分溶解；
B、将反应釜加热至150℃，进行水热反应，得到磷化钴前驱体；
C、待反应釜自然冷却至常温后，加入25份的氨水和25份的乙二醇、2份的三氧化钼，其中氨水浓度为10wt％；将反应釜加热至115℃，直至得到固态磷化钴；
D、将步骤C得到的固态磷化钴置于550℃的环境内煅烧2小时，得到成品。
作为优选，包括以下步骤：
A、在反应釜中加入10份的硫酸钴、30份的尿素、85份的水、8份的乙二醇，充分溶解；
B、将反应釜加热至170℃，进行水热反应，得到磷化钴前驱体；
C、待反应釜自然冷却至常温后，加入30份的氨水和30份的乙二醇、3份的三氧化钼，其中氨水浓度为10wt％；将反应釜加热至135℃，直至得到固态磷化钴；
D、将步骤C得到的固态磷化钴置于600℃的环境内煅烧2小时，得到成品。
一种磷化钴纳米线电解水产氢催化剂，使用上述的磷化钴纳米线电解水产氢催化剂的制备方法制备而成。
(三)有益效果
本发明通过创新使用“两次溶剂热法”的方式，在第一次加热时使用小剂量的乙二醇进行溶解，从而实现硫酸钴与尿素的高密度接触反应。但是，这种反应之后形成的前驱体结构松散，在使用过程中容易出现活性位点减少的问题。在第二次加热使用大剂量乙二醇对前驱体进行分散，同时加入钼元素进行掺杂，从而有效的提高了成品磷化钴结构的强度，并且可以保持大量空隙以实现活性位点的增加。最后，通过高温煅烧，对固态磷化钴进行固化，进一步提高磷化钴催化剂的耐用性。
附图说明
图1是实施例1中磷化钴前驱体的电镜图。
图2是实施例1中成品磷化钴的电镜图。
具体实施方式
实施例1
本实施例包括以下步骤：
A、在反应釜中加入8份的硫酸钴、22份的尿素、100份的水、5份的乙二醇，充分溶解；
B、将反应釜加热至140℃，进行水热反应，得到磷化钴前驱体；
C、待反应釜自然冷却至常温后，加入23份的氨水和23份的乙二醇、2份的三氧化钼，其中氨水浓度为10wt％；将反应釜加热至110℃，直至得到固态磷化钴；
D、将步骤C得到的固态磷化钴置于525℃的环境内煅烧3小时，得到成品。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
A、在反应釜中加入9份的硫酸钴、25份的尿素、90份的水、5份的乙二醇，充分溶解；
B、将反应釜加热至150℃，进行水热反应，得到磷化钴前驱体；
C、待反应釜自然冷却至常温后，加入25份的氨水和25份的乙二醇、2份的三氧化钼，其中氨水浓度为10wt％；将反应釜加热至115℃，直至得到固态磷化钴；
D、将步骤C得到的固态磷化钴置于550℃的环境内煅烧2小时，得到成品。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
A、在反应釜中加入10份的硫酸钴、30份的尿素、85份的水、8份的乙二醇，充分溶解；
B、将反应釜加热至170℃，进行水热反应，得到磷化钴前驱体；
C、待反应釜自然冷却至常温后，加入30份的氨水和30份的乙二醇、3份的三氧化钼，其中氨水浓度为10wt％；将反应釜加热至135℃，直至得到固态磷化钴；
D、将步骤C得到的固态磷化钴置于600℃的环境内煅烧2小时，得到成品。
对使用上述三个实施例制得的催化剂成品进行测试，在过电势为150mV时，电流密度结果如下：
电流密度(mA/cm<sup>2</sup>)
实施例1 42
实施例2 41
实施例3 44
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (5)

1.一种磷化钴纳米线电解水产氢催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
以下份数均为质量份数；
A、在反应釜中加入8-10份的硫酸钴、20-30份的尿素、70-100份的水、5-10份的乙二醇，充分溶解；
B、将反应釜加热至130-170℃，进行水热反应，得到磷化钴前驱体；
C、待反应釜自然冷却至常温后，加入20-30份的氨水和20-30份的乙二醇、2-3份的三氧化钼，其中氨水浓度为10wt％；将反应釜加热至110-135℃，直至得到固态磷化钴；
D、将步骤C得到的固态磷化钴置于500-600℃的环境内煅烧2-3小时，得到成品。
2.根据权利要求1所述的磷化钴纳米线电解水产氢催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A、在反应釜中加入8份的硫酸钴、22份的尿素、100份的水、5份的乙二醇，充分溶解；
B、将反应釜加热至140℃，进行水热反应，得到磷化钴前驱体；
C、待反应釜自然冷却至常温后，加入23份的氨水和23份的乙二醇、2份的三氧化钼，其中氨水浓度为10wt％；将反应釜加热至110℃，直至得到固态磷化钴；
D、将步骤C得到的固态磷化钴置于525℃的环境内煅烧3小时，得到成品。
3.根据权利要求1所述的磷化钴纳米线电解水产氢催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A、在反应釜中加入9份的硫酸钴、25份的尿素、90份的水、5份的乙二醇，充分溶解；
B、将反应釜加热至150℃，进行水热反应，得到磷化钴前驱体；
C、待反应釜自然冷却至常温后，加入25份的氨水和25份的乙二醇、2份的三氧化钼，其中氨水浓度为10wt％；将反应釜加热至115℃，直至得到固态磷化钴；
D、将步骤C得到的固态磷化钴置于550℃的环境内煅烧2小时，得到成品。
4.根据权利要求1所述的磷化钴纳米线电解水产氢催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A、在反应釜中加入10份的硫酸钴、30份的尿素、85份的水、8份的乙二醇，充分溶解；
B、将反应釜加热至170℃，进行水热反应，得到磷化钴前驱体；
C、待反应釜自然冷却至常温后，加入30份的氨水和30份的乙二醇、3份的三氧化钼，其中氨水浓度为10wt％；将反应釜加热至135℃，直至得到固态磷化钴；
D、将步骤C得到的固态磷化钴置于600℃的环境内煅烧2小时，得到成品。
5.一种磷化钴纳米线电解水产氢催化剂，其特征在于：使用权利要求1-4任意一项所述的磷化钴纳米线电解水产氢催化剂的制备方法制备而成。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114733512A (zh) * 2021-10-18 2022-07-12 华北电力大学（保定） 新型钼钨氧化物催化剂、使用其降解二甲基亚砜的装置及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103193214A (zh) * 2013-03-29 2013-07-10 太原理工大学 一种Co2P纳米结构材料的制备方法
CN105839131A (zh) * 2016-06-13 2016-08-10 成都玖奇新材料科技有限公司 自支撑金属掺杂磷化钴纳米结构的水电解制氢催化电极
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
CN107245727A (zh) * 2017-05-09 2017-10-13 南昌航空大学 一种多孔磷化钴纳米线催化剂的制备方法
CN108654656A (zh) * 2018-04-28 2018-10-16 江苏大学 磷化钴多孔纳米线/不锈钢复合电催化剂的制备方法及其应用
CN108793111A (zh) * 2018-07-10 2018-11-13 南京邮电大学 一种快速制备磷化钴的方法及其产品

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103193214A (zh) * 2013-03-29 2013-07-10 太原理工大学 一种Co2P纳米结构材料的制备方法
CN105839131A (zh) * 2016-06-13 2016-08-10 成都玖奇新材料科技有限公司 自支撑金属掺杂磷化钴纳米结构的水电解制氢催化电极
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
CN107245727A (zh) * 2017-05-09 2017-10-13 南昌航空大学 一种多孔磷化钴纳米线催化剂的制备方法
CN108654656A (zh) * 2018-04-28 2018-10-16 江苏大学 磷化钴多孔纳米线/不锈钢复合电催化剂的制备方法及其应用
CN108793111A (zh) * 2018-07-10 2018-11-13 南京邮电大学 一种快速制备磷化钴的方法及其产品

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱俊生著: "《碳基纳米复合材料的制备及协同储能机理》", 30 September 2018, 徐州：中国矿业大学出版社 *
赵浩峰等编著: "《物理功能复合材料及其性能》", 31 October 2011, 北京：冶金工业出版社 *
赵韩，吴玉程等编: "《合肥工业大学2007年优秀硕士学位论文摘要集》", 31 December 2008, 合肥：合肥工业大学出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114733512A (zh) * 2021-10-18 2022-07-12 华北电力大学（保定） 新型钼钨氧化物催化剂、使用其降解二甲基亚砜的装置及方法
CN114733512B (zh) * 2021-10-18 2023-09-05 华北电力大学（保定） 新型钼钨氧化物催化剂、使用其降解二甲基亚砜的装置及方法

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