CN113026046A - 一种负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料的制备方法 - Google Patents

一种负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种负载NiMn‑LDH的P‑Mo2C@N‑C复合材料的制备方法，包括以下步骤：首先将脲醛树脂与磷钼酸反应，得到脲醛树脂‑多酸前驱体复合物粉末，之后将其与硝酸镍、硝酸锰和尿素水热反应，得到负载NiMn‑LDH的P‑Mo2C@N‑C复合材料。本发明利用脲醛树脂作用碳源和氮源，制备的负载NiMn‑LDH的P‑Mo2C@N‑C复合材料具有良好的导电性与析氢性能，同时原料来源广泛，制备方法简单，适合大规模生产。

Description

一种负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及催化剂领域，具体来说，是一种负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料的制备方法。
背景技术
随着人类社会的发展，工业化及城市化提高了人们的生活质量，然而对资源的过度开发和使用也使地球的资源逐渐枯竭。因此传统的化石能源严重地影响了人类可持续的发展。开发清洁、高效的可再生能源对于社会及经济的发展具有重要意义。氢能作为储存载体具备反应产物零污染、便于运输、储存。氢气单位质量的燃烧值较它是替代化石能源最理想的二次能源载体，电解水制氢技术是一种清洁、工艺简单的制氢技术。首先它的原料广泛，包括大量的H2O化合物中富含很多可供分解的氢。其次，电解水的产物H2和O2都是不会对环境造成污染的气体。电解水制氢技术可以将发电站等不易储存的电能转化为易储存的氢能。但电解水制氢涉及析氢反应，如今，铂等贵金属材料在电解水析氢领域表现出最为优异的析氢性能，但是贵金属催化剂成本较高并且在地球上的储量较少，难以实现大规模的工业化产氢。因此开发廉价、高效、绿色的析氢催化剂是目前的研究热点。
发明内容
针对上述问题，本发明公开了一种负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将脲醛树脂加入去离子水中，升温至50-70℃，搅拌20-30min，记为溶液1，将磷钼酸加入去离子水中，搅拌10-20min，记为溶液2，将溶液2滴加入溶液1中，继续搅拌1-2h，冷却后，将混合溶液静置16-24h，之后将混合溶液离心，用去离子水清洗得到的粉末，放入真空干燥箱中，60-80℃下真空干燥2-4h，得到脲醛树脂-多酸前驱体复合物粉末；
S2：将S1得到的脲醛树脂-多酸前驱体复合物粉末放入研钵中，研磨至60-80目，放入坩埚中，置于管式炉内，进行煅烧反应；
S3：将S2制得的产物加入去离子水中，超声20-30min，使其分散均匀，之后加入硝酸镍、硝酸锰和尿素，继续搅拌20-30min，之后将混合溶液转入聚四氟乙烯反应釜中，进行水热反应，反应结束后，用去离子水清洗产物，洗净后将产物放入真空干燥箱中，60-80℃真空干燥3-4h，得到负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料。
优选的，所述步骤S1中，脲醛树脂和磷钼酸的质量比为1：(0.4-0.6)。
优选的，所述步骤S2中，煅烧温度为600-800℃，煅烧时间为5-7h。
优选的，所述步骤S3中，硝酸镍、硝酸锰和尿素的摩尔比为1：(0.4-0.6)：(2-4)。
优选的，所述步骤S3中，水热反应温度为100-140℃，反应时间为6-8h。
与现有技术相比，本发明有益效果如下：
(1)利用脲醛树脂作用碳源和氮源，通过将其与磷钼酸反应，得到含氮碳层包覆的P-Mo2C复合材料，方法简单，同时磷钼酸不仅作为磷源和钼源，同时也作为络合剂，使制得的含氮碳层包覆的P-Mo2C复合材料能够更好的与NiMn-LDH结合。
(2)脲醛树脂中存在三维交联网状结构，并且骨架上含有丰富的极性官能团，这使得脲醛树脂能够有效作为主体材料来均匀分散和负载P-Mo2C以及NiMn-LDH。
(3)通过杂原子P的掺杂，可以调节碳化钼颗粒的电子结构可以削弱Mo-H键能，从而有利于吸附H原子脱附，加速HER反应速率。
(4)通过NiMn-LDH材料的负载，提升了复合材料的导电性，从而使得材料具有更好的电催化性能。
(5)本发明所用原料来源广泛，制备方法简单，适合大规模生产。
说明书附图
图1(a)为本发明实施例1制备的负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料的线性扫描伏安曲线(LSV)，图1(b)为本发明实施例1制备的负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料塔菲尔斜率曲线图。
具体实施方式
实施例1：
一种负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料，制备方法包括以下步骤：
S1：将1g脲醛树脂加入20ml去离子水中，升温至60℃，搅拌25min，记为溶液1，将0.5g磷钼酸加入10ml去离子水中，搅拌15min，记为溶液2，将溶液2滴加入溶液1中，继续搅拌1.5h，冷却后，将混合溶液静置20h，之后将混合溶液离心，用去离子水清洗得到的粉末，放入真空干燥箱中，70℃下真空干燥3h，得到脲醛树脂-多酸前驱体复合物粉末；
S2：将S1得到的脲醛树脂-多酸前驱体复合物粉末放入研钵中，研磨至70目，放入坩埚中，置于管式炉内，在700℃下煅烧6h；
S3：将S2制得的产物加入50ml去离子水中，超声25min，使其分散均匀，之后加入1mmol硝酸镍、0.5mmol硝酸锰和3mmol尿素，继续搅拌25min，之后将混合溶液转入聚四氟乙烯反应釜中，在120℃下水热反应7h，反应结束后，用去离子水清洗产物，洗净后将产物放入真空干燥箱中，70℃真空干燥3.5h，得到负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料。
实施例2：
一种负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料，制备方法包括以下步骤：
S1：将1g脲醛树脂加入20ml去离子水中，升温至50℃，搅拌20min，记为溶液1，将0.4g磷钼酸加入10ml去离子水中，搅拌15min，记为溶液2，将溶液2滴加入溶液1中，继续搅拌1h，冷却后，将混合溶液静置16h，之后将混合溶液离心，用去离子水清洗得到的粉末，放入真空干燥箱中，60℃下真空干燥4h，得到脲醛树脂-多酸前驱体复合物粉末；
S2：将S1得到的脲醛树脂-多酸前驱体复合物粉末放入研钵中，研磨至60目，放入坩埚中，置于管式炉内，600℃煅烧7h；
S3：将S2制得的产物加入50ml去离子水中，超声20min，使其分散均匀，之后加入1mmol硝酸镍、0.4mmol硝酸锰和2mmol尿素，继续搅拌20min，之后将混合溶液转入聚四氟乙烯反应釜中，在100℃下水热反应8h，反应结束后，用去离子水清洗产物，洗净后将产物放入真空干燥箱中，60℃真空干燥4h，得到负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料。
实施例3：
一种负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料，制备方法包括以下步骤：
S1：将1g脲醛树脂加入20ml去离子水中，升温至70℃，搅拌30min，记为溶液1，将0.6g磷钼酸加入10ml去离子水中，搅拌20min，记为溶液2，将溶液2滴加入溶液1中，继续搅拌2h，冷却后，将混合溶液静置24h，之后将混合溶液离心，用去离子水清洗得到的粉末，放入真空干燥箱中，80℃下真空干燥2h，得到脲醛树脂-多酸前驱体复合物粉末；
S2：将S1得到的脲醛树脂-多酸前驱体复合物粉末放入研钵中，研磨至80目，放入坩埚中，置于管式炉内，600℃煅烧5h；
S3：将S2制得的产物加入50ml去离子水中，超声30min，使其分散均匀，之后加入1mmol硝酸镍、0.6mmol硝酸锰和4mmol尿素，继续搅拌30min，之后将混合溶液转入聚四氟乙烯反应釜中，在140℃下水热反应6h，反应结束后，用去离子水清洗产物，洗净后将产物放入真空干燥箱中，80℃真空干燥3h，得到负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料。
实施例4：
一种负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料，制备方法包括以下步骤：
S1：将1g脲醛树脂加入20ml去离子水中，升温至60℃，搅拌25min，记为溶液1，将0.45g磷钼酸加入10ml去离子水中，搅拌15min，记为溶液2，将溶液2滴加入溶液1中，继续搅拌1.5h，冷却后，将混合溶液静置20h，之后将混合溶液离心，用去离子水清洗得到的粉末，放入真空干燥箱中，70℃下真空干燥3h，得到脲醛树脂-多酸前驱体复合物粉末；
S2：将S1得到的脲醛树脂-多酸前驱体复合物粉末放入研钵中，研磨至70目，放入坩埚中，置于管式炉内，在650℃下煅烧6h；
S3：将S2制得的产物加入50ml去离子水中，超声25min，使其分散均匀，之后加入1mmol硝酸镍、0.5mmol硝酸锰和3.5mmol尿素，继续搅拌25min，之后将混合溶液转入聚四氟乙烯反应釜中，在130℃下水热反应7h，反应结束后，用去离子水清洗产物，洗净后将产物放入真空干燥箱中，70℃真空干燥3.5h，得到负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料。
性能测试：
本发明所做测试均是在美国普林斯顿公司的P3000型电化学工作站上进行，测试方法是在标准的三电极下进行的，本发明实施例1-4制备的负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料做工作电极，参比电极为Ag/AgCl电极，辅助电极为碳棒工作，电解液使用1M KOH作为碱性电解液。采用线性扫描伏安法(LSV)可以测试出样品的极化曲线，可用来研究实施例1-4制备的材料的电化学析氢(HER)性能。在测试过程中，测试在室温下进行，扫描速率为5mV·s-1，扫描区间分为-0.4V-0V。根据所得到的LSV线性扫描伏安曲线，将其转化为塔菲尔曲线，其中塔菲尔斜率用来评估电催化剂的反应动力学，斜率越小表示催化剂的催化性能在动力学上越快。
如图1(a)的LSV极化曲线所示，其中横坐标为相对标准氢电极的电压，纵坐标为电流密度，如图1(a)所示，本发明实施例1制备的负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料的超电势达到65mA。这主要因为杂原子P的掺杂，可以调节碳化钼颗粒的电子结构可以削弱Mo-H键能，从而有利于吸附H原子脱附，同时，NiMn-LDH材料的负载，提升了复合材料的导电性，从而有效的促进了析氢反应活性。如图1(b)所示，本发明实施例1制备的负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料的塔菲尔斜率为67mV·dec-1，说明HER反应在实施例1制备的P-Mo2C@N-C复合材料容易进行。证明了本发明实施例1制备的负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料具有优异的HER性能。
本发明实施例1-4制备的负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料的性能见表1。
Figure BDA0002953061160000051
从表1可以看出实施例2-4制备的负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料的超电势和塔菲尔斜率与实施例1制备的负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料性能相近，证明了其也具有良好的电催化析氢性能。

Claims (5)

1.一种负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将脲醛树脂加入去离子水中，升温至50-70℃，搅拌20-30min，记为溶液1，将磷钼酸加入去离子水中，搅拌10-20min，记为溶液2，将溶液2滴加入溶液1中，继续搅拌1-2h，冷却后，将混合溶液静置16-24h，之后将混合溶液离心，用去离子水清洗得到的粉末，放入真空干燥箱中，60-80℃下真空干燥2-4h，得到脲醛树脂-多酸前驱体复合物粉末；
S2：将S1得到的脲醛树脂-多酸前驱体复合物粉末放入研钵中，研磨至60-80目，放入坩埚中，置于管式炉内，进行煅烧反应；
S3：将S2制得的产物加入去离子水中，超声20-30min，使其分散均匀，之后加入硝酸镍、硝酸锰和尿素，继续搅拌20-30min，之后将混合溶液转入聚四氟乙烯反应釜中，进行水热反应，反应结束后，用去离子水清洗产物，洗净后将产物放入真空干燥箱中，60-80℃真空干燥3-4h，得到负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料。
2.如权利要求1所述的一种负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，脲醛树脂和磷钼酸的质量比为1：(0.4-0.6)。
3.如权利要求1所述的一种负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，煅烧温度为600-800℃，煅烧时间为5-7h。
4.如权利要求1所述的一种负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，硝酸镍、硝酸锰和尿素的摩尔比为1：(0.4-0.6)：(2-4)。
5.如权利要求1所述的一种负载NiMn-LDH的P-Mo2C@N-C复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，水热反应温度为100-140℃，反应时间为6-8h。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109821563A (zh) * 2019-04-03 2019-05-31 青岛科技大学 一种电解水制氢用催化剂的制备方法
CN110721713A (zh) * 2019-10-29 2020-01-24 广东工业大学 一种Mo2C催化材料及其制备方法与应用
CN112877729A (zh) * 2021-01-14 2021-06-01 辽宁大学 一种泡沫镍上负载的NiMn-LDH纳米片及其制备方法和在电催化氧化苄胺中的应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109821563A (zh) * 2019-04-03 2019-05-31 青岛科技大学 一种电解水制氢用催化剂的制备方法
CN110721713A (zh) * 2019-10-29 2020-01-24 广东工业大学 一种Mo2C催化材料及其制备方法与应用
CN112877729A (zh) * 2021-01-14 2021-06-01 辽宁大学 一种泡沫镍上负载的NiMn-LDH纳米片及其制备方法和在电催化氧化苄胺中的应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GANG YAN ET AL.: "Polyoxometalate and resin-derived P-doped Mo2C@N-carbon as highly efficient hydrogen evolution reaction catalyst in all pH", 《CHEMISTRY-AN ASIAN JOURNAL》 *
GUOQIANG LIU ET AL.: "Ultrathin NiMn-LDH nanosheet structured electrocatalyst for enhanced electrocatalytic urea oxidation", 《APPLIED CATALYSIS A, GENERAL》 *

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