CN114195108B - 一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链及其制备方法和应用 - Google Patents

一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链及其制备方法和应用，属于电催化制氢技术领域。该磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的制备方法是以镍盐和尿素为原料，施加磁场下，保温反应，得到磷化镍前驱体；将磷化镍前驱体和次磷酸钠在惰性气体保护下，煅烧，得到磁场诱导合成Ni2P一维纳米链。其制备方法具有简单、清洁、通用且价格低廉等特征。并且制备的磁场诱导合成Ni2P一维纳米链，其比表面积、电子传输能力均有提高，能够作为电催化析氢反应的催化剂，提高析氢的催化活性以及磁性能。

Description

一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电催化制氢技术领域，具体涉及一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链及其制备方法和应用。
背景技术
我国虽然能源种类众多，但是化石燃料储量较少。并且化石燃料中普遍存在 N、S等元素，这类元素在一定的条件下会和 O 发生反应，产生 NO2、SO2、SO3 等酸性气体，对环境造成严重的污染。因此，人类开发可再生绿色清洁的能源刻不容缓。氢气作为理想燃料，在所有化学燃料中具有最高的质量能量密度，是替代化石燃料清洁能源的最佳载体。利用电解水析氢反应(HER)将电能转化为氢燃料，可以有效实现清洁能源的可持续利用，而催化剂的研究对于析氢反应具有重要意义。
目前对于电催化析氢反应效果最好的催化剂是贵金属铂(Pt)，与其他催化剂相比，铂具有更低的过电位和更高的电流密度，然而，高成本和稀缺性阻碍了其实际应用，因此需开发廉价、高效的非贵金属析氢电催化剂。Ni2P用作析氢反应催化剂解决了高成本和稀缺性的问题，同时研究表明，Ni2P(001)晶面具有较高的析氢活性，因此，它极具开发前景。
然而，目前大部分方法所制备出来的Ni2P都是零维纳米颗粒，相比之下，一维(1D)纳米结构具有高效电子传输能力、更大的比表面积、高纵横比等优点，可通过制备Ni2P的一维纳米结构实现其催化性能的提升。当前，科研者分别从固态、气相及液态技术三个角度，开发了众多一维纳米结构的制备方法，令人遗憾的是，固态技术和气相技术均需要复杂的设备及昂贵的材料才能完成制备，而液态技术的实验过程中必须严格控制温度和碱性pH值，成本及实验条件上的劣势导致上述三类方法难以用于Ni2P大规模生产。如何解决设备、成本及合成条件问题从而实现Ni2P一维纳米线的工业化生产是困扰研究人员的瓶颈问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链及其制备方法和应用，该磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的制备方法，之所以选择磁场诱导合成，原因在于这种方法可以与固态技术、气相技术以及基于液体或溶液的技术结合使用，并且通过调节磁场强度和磁场使用阶段诱导形成一维纳米链结构的Ni2P，制备方法具有简单、清洁、通用且价格低廉等特征。并且制备的磁场诱导合成Ni2P一维纳米链，其比表面积、电子传输能力均有提高，能够作为电催化析氢反应的催化剂，提高析氢的催化活性以及磁性能。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的制备方法，以镍盐和尿素为原料，施加磁场下，保温反应，得到磷化镍前驱体；
将磷化镍前驱体和次磷酸钠在惰性气体保护下，煅烧，得到磁场诱导合成Ni2P一维纳米链。
本发明的一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：以去离子水为溶剂，镍盐和尿素(CN2H4O)为原料，溶解混合均匀，得到反应溶液；按摩尔比，镍盐中的镍：尿素=(0.75~1.5)：(2.5~7.5)。
S2：将反应溶液置于反应釜中，外加匀强磁场，磁场强度为5~6T，在120~180 ℃保温6~12h，冷却、固液分离、固态产物洗涤、干燥，得到磷化镍前驱体；
S3：按摩尔比，磷化镍前驱体：次磷酸钠= (0.8~1.2)：(4~6)称量物料，将磷化镍前驱体和次磷酸钠分别置于管式炉中，持续通入氮气，在300~400 ℃煅烧2~4 h，冷却，得到磁场诱导合成Ni2P一维纳米链。
进一步的，所述的S1中，按质量比，镍盐：去离子水=(0.6~1.4)：60。
所述的S1中，镍盐优选为六水合硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)、氯化镍、硫酸镍、乙酸镍的一种或几种。
所述的S1中，溶解混合均匀优选采用超声和/或机械搅拌，其中，超声时间优选为10~20 min，机械搅拌，优选为磁力搅拌，磁力搅拌时间优选为30~60 min。
所述的S2中，反应釜的升温速率为4~8 ℃/min。
所述的S2中，反应釜为抗磁性反应釜，优选为铜、陶瓷、聚四氟乙烯中的一种。
所述的S2中，固液分离优选为离心。
所述的S2中，干燥温度为40~60 ℃，干燥时间为8~12 h。
所述的S2中，冷却、固液分离、固态产物洗涤，均为本领域常规操作，可以选用以下方法：室温自然冷却，离心分离，离心转速为8000~10000 r/min，离心时间为10~15 min，将固态产物分别交替用无水乙醇和水各洗涤至少3次。
所述的S3中，所述的次磷酸钠优选为一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)。
所述的S3中，通入氮气的流量为50~80 cc/min。
所述的S3中，管式炉升温速率为1~3 ℃/min。
所述的S3中，作为优选，分别将磷化镍前驱体和一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)置于瓷舟中，并将装有物料的瓷舟置于管式炉中，其中，装有磷化镍前驱体的瓷舟置于管式炉的气流下游，装有一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)的瓷舟置于管式炉的气路上游。
本发明的一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链，采用上述制备方法制得。
所述的磁场诱导合成Ni2P一维纳米链，其比表面积为45~60 m2g-1，宽度为1~4 μm，长度为20~50 μm。
本发明的磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的作为电催化析氢材料的应用，具体是将磁场诱导合成Ni2P一维纳米链作为在电催化析氢反应中的催化剂。
所述的电催化析氢反应中的催化剂的制备方法为：将磁场诱导合成Ni2P一维纳米链和Nafion 溶液混合，并以0.5~1 mg/cm2负载在碳纸上，按固液比，磁场诱导合成Ni2P一维纳米链：Nafion 溶液=(4~6) mg:(40~60) μL。
在电催化析氢反应中，在10、100、200 mA cm-2电流密度下，其过电位分别为205、375、408 mV，并且在24 h的测试中保持较好的稳定性。
本发明的一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链，相较于零维纳米颗粒，一维纳米链具有颗粒呈线性排列的特征。通过本发明的实验证明，在磁场条件下，物质都将处于磁化状态，即可通过磁化能的作用实现纳米颗粒的线性排列，与此同时最为重要的是，磁场能够影响形核过程中的临界形核半径和形核率以及影响长大过程中的扩散生长速率和反应生长速率，故本发明通过调控磁场强度，实现纳米颗粒从零维向一维的转变。反应初期，强磁场加速离子的富集和扩散，促进局部区域离子达到过饱和溶液浓度，实现液固相变，析出纳米颗粒，但是该阶段纳米颗粒的体积较小，纳米颗粒之间的磁相互作用太弱，其运动主要受布朗运动和静电排斥力的影响；随着纳米颗粒的生长，其直径达到临界尺寸后，磁场条件下产生磁化能对纳米颗粒临界形核半径产生影响，磁极化交互作用逐渐主导纳米颗粒的排列取向，同时新的纳米颗粒受极化交互作用吸引到纳米链大颗粒的间隙中，完成纳米链间隙的填充，从而完成了零维纳米颗粒向一维纳米链的转变。
本发明的一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链及其制备方法和应用，与现有技术相比，有益效果是：
1、本发明提供的制备一维纳米链结构磷化镍方法，设备简单，限制条件较少，合成过程重复性高，颗粒生长可控性好，易于实现工业化。
2、磁场的施加，增加了Ni2P的比表面积，从而提高了磁性能以及催化性能。6 T磁场下的Ni2P相较于无磁场下的Ni2P的饱和磁化强度从0.028 emu g-1增加到3.37 emu g-1,剩余磁化强度从0.06 emu g-1增加到1.01emu g-1。此外，在碱性介质析氢反应过程中，当电流密度达到200 mA cm-2时，链状的Ni2P比颗粒状的过电位减少了231 mV。
3、本发明通过调控磁场强度，实现磁性粒子沿磁感线方向定向排列，从而形成纳米链，磁场的施加，增大了Ni2P的比表面积，从而提高了磁性能以及催化性能，并且随着磁场强度的提高，降低了Ni2P在析氢反应中的过电位。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的Ni2P在不同磁场条件下磷化前与磷化后的SEM图；其中，图1(a)表示Ni2P在0T磁场条件下磷化前的SEM图；图1(b)表示Ni2P在0T磁场条件下磷化后的SEM图；图1(c)表示Ni2P在6T磁场条件下磷化前的SEM图；图1(d)表示Ni2P在6T磁场条件下磷化后的SEM图；
图2为本发明实施例1制备的Ni2P在不同磁场条件下的XRD图；其中，图2中(a)表示Ni2P在6T磁场条件下的颗粒尺寸分布图；图2中(b)表示Ni2P在0T磁场条件下的颗粒尺寸分布图；
图3为本发明实施例1制备的Ni2P在不同磁场条件下的XRD图；
图4为本发明实施例1制备的Ni2P在6T磁场条件下的TEM图；
图5为本发明实施例1制备的Ni2P在不同磁场条件下的磁滞回线图；其中，图5中(a)表示Ni2P在6T磁场条件下的磁滞回线图；图5中(b)表示Ni2P在0T磁场条件下的磁滞回线图；
图6为本发明实施例1制备的Ni2P在不同磁场条件下的极化曲线图；其中，图6中(a)表示Ni2P在6T磁场条件下的极化曲线图；图6中(b)表示Ni2P在0T磁场条件下的极化曲线图；
图7为本发明实施例1制备的Ni2P在不同磁场条件下的塔菲尔斜率图；其中，图7中(a)表示Ni2P在6T磁场条件下的极化曲线图；图7中(b)表示Ni2P在0T磁场条件下的极化曲线图。
实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但并不是对于本发明的限制。
下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方式；所用试剂，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例
一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1：称取[1 mmol, 0.87 g]六水合硝酸镍(NiNO3·6H2O)，[5 mmol, 0.9 g]尿素(CN2H4O)，加入60mL去离子水中，进行10min超声溶解，使其完全溶于60mL去离子水中，得到混合液。将上述混合液磁力搅拌40 min后，形成澄清的浅绿色溶液，得到反应溶液；
步骤2：将反应溶液转入到100 mL内衬聚四氟乙烯的铜制高压釜中。将反应釜置于高磁场反应炉中，以升温速率为4 ℃/min，升温反应釜，并升温至120 ℃下保持6 h，在整个化学反应过程中，维持匀强磁场，其磁场强度为6 T。待反应结束后，将反应釜从炉子中取出并冷却至室温。将反应产物离心分离后，固态产物加入去离子水洗涤，再加入无水乙醇洗涤。每次洗涤之后进行离心分离，分离后倒掉上层清液。离心速度为10000 r/min，单次离心时间为10 min。上述洗涤过程重复三次，共进行六次洗涤。最后，将得到的绿色粉末状样品取出，置于保温箱中，在60 ℃下干燥12 h，最终，得到Ni2P前驱体。在不同磁场条件下制备Ni2P前驱，结果如图1所示。结果表明施加6 T磁场后，磁性颗粒沿磁感线方向排列形成链条状。图2显示了不同磁场下(0 T和6 T)，Ni2P前驱体的颗粒统计，从图中可以看出，0 T磁场下Ni2P的宽度为3.1 um ，6 T磁场下Ni2P的宽度为2.1 um，这表明磁场的施加有效的抑制了Ni2P的形核长大。
步骤3：将上述得到的Ni2P前驱体与一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)以1：5的摩尔比例分别置于两个瓷舟中，并放入管式炉，一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)瓷舟置于管式炉中气流上游，Ni2P前驱体瓷舟置于管式炉中气流下游，并向管式炉中通入氮气(N2)。随后，以2 ℃/min的速率将管式炉的温度提升至300 ℃，并维持2 h，在此过程中，一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)热解产生磷化氢(PH3)气体，PH3在通入的N2的吹送下，与管式炉中气流下游的粉末状Ni2P前驱体接触，并与其进行反应。N2通入速度为50 cc/min。待反应结束后，自然冷却至室温，收集得到的黑色产物，即为磁场诱导合成Ni2P一维纳米链。对磁场诱导合成Ni2P一维纳米链进行宽度和链条长度统计，可以得到其宽度为1~4 μm，长度为20~50 μm。
利用X射线衍射仪(XRD)以及透射电子显微镜(TEM)表征样品的物相为Ni2P相，其中含有Ni2P相特征峰(111)和(201)，如图3和图4所示。
取5 mg所得最终产物磁场诱导合成Ni2P一维纳米链粉末分散在 1 mL 乙醇中，然后加入 50 μL Nafion 溶液，混合均匀，得到混合物。将混合物超声处理 60 min后，得到悬浮液；将40 μL悬浮液滴在碳纸上(5×5 mm)，以达到 1mg cm-2的质量负载，得到装饰在碳纸上的催化剂。
在 1 M KOH 中进行HER 分析之前溶液中，将 N2气吹入溶液 30 min。使用传统的三电极配置系统(电化学工作站，VSP，Bio-Logic)，其中，使用1 M KOH水溶液(pH=13.7)用作电解质，Hg/HgO作为参比电极(Metrohm)，碳棒用作对电极(万通)，装饰在碳纸上的催化剂用作工作电极。
采用振动样品强磁计(VSM)测量样品的温室下的磁滞回线，通过对比可以看出，图5中Ni2P在施加6T磁场下的饱和磁化强度(3.37 emu/g)远大于0 T磁场下的饱和磁化强度(0.28 emu/g)，并且矫顽力也有提高，从175 Oe上升到了228 Oe。
如图6及图7所示，在1M KOH溶液中，当电流密度为 10和 100 mA cm-2，0 T磁场制备下Ni2P的过电位分别为 316 及 520 mV，Tafel 斜率为 208.2 mV dec-1。当施加6 T磁场时，Ni2P过电位分别为 205 及 375 mV，Tafel 斜率为 151.3 mV×dec-1。
催化性能提升的原因在于材料导电性的提高，一维纳米链缩短了离子和电子的运动路径，大的比表面积增加了与电解液与活性位点接触的机会，有利于提高材料的导电性。
实施例
一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将尿素加入到硝酸镍溶液中，超声20min，充分溶解，得到反应溶液；其中，按摩尔比，硝酸镍中的镍：尿素=0.75:2.5；硝酸镍溶液的质量浓度为0.01 g/mL；
步骤2：将反应溶液置于铜制的反应釜；将反应釜放置高磁场反应炉中，6℃/min的升温速率加热到180 ℃，保温6h，并且在刚施加温度时就一直维持匀强磁场，磁场强度为5T。保温结束后，温度降至室温用去离子水和乙醇沉淀离心，将固态产物在50 ℃下干燥10h，得磷化镍前驱体；
步骤3：
按摩尔比，磷化镍前驱体：一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)=1:5称量物料，分别将磷化镍前驱体和一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)置于瓷舟中，并将装有物料的瓷舟置于管式炉中，其中，装有磷化镍前驱体的瓷舟置于管式炉的气流下游，装有一水合次磷酸钠的瓷舟置于管式炉的气路上游，N2保护，一水合次磷酸钠为磷源，350 ℃下煅烧3 h，得到磁场诱导合成Ni2P一维纳米链。
实施例
一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将尿素加入到硝酸镍溶液中，电磁搅拌30 min，得到反应溶液；其中，按摩尔比，硝酸镍中的镍：尿素=0.8:3；硝酸镍溶液的质量浓度为0.02 g/mL；
步骤2：将反应溶液置于铜制的反应釜；将反应釜放置高磁场反应炉中，4 ℃/min的升温速率加热到150 ℃，保温9 h，并且在刚施加温度时就一直维持匀强磁场，磁场强度为5 T。保温结束后，温度降至室温用去离子水和乙醇沉淀离心，将固态产物在45 ℃下干燥11 h，得磷化镍前驱体；
步骤3：
按摩尔比，磷化镍前驱体：一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)=0.8:6称量物料，分别将磷化镍前驱体和一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)置于瓷舟中，并将装有物料的瓷舟置于管式炉中，其中，装有磷化镍前驱体的瓷舟置于管式炉的气流下游，装有一水合次磷酸钠的瓷舟置于管式炉的气路上游，N2保护，一水合次磷酸钠为磷源，320 ℃下煅烧2.5 h，得到磁场诱导合成Ni2P一维纳米链。
实施例
一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将尿素加入到硝酸镍溶液中，电磁搅拌45 min，得到反应溶液；其中，按摩尔比，硝酸镍中的镍：尿素=0.9:4；硝酸镍溶液的质量浓度为0.01 g/mL；
步骤2：将反应溶液置于铜制的反应釜；将反应釜放置高磁场反应炉中，6 ℃/min的升温速率加热到160 ℃，保温7 h，并且在刚施加温度时就一直维持匀强磁场，磁场强度为5 T。保温结束后，温度降至室温用去离子水和乙醇沉淀离心，将固态产物在55 ℃下干燥11 h，得磷化镍前驱体；
步骤3：
按摩尔比，磷化镍前驱体：一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)=0.9:6称量物料，分别将磷化镍前驱体和一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)置于瓷舟中，并将装有物料的瓷舟置于管式炉中，其中，装有磷化镍前驱体的瓷舟置于管式炉的气流下游，装有一水合次磷酸钠的瓷舟置于管式炉的气路上游，N2保护，一水合次磷酸钠为磷源，400 ℃下煅烧2 h，得到磁场诱导合成Ni2P一维纳米链。
实施例
一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将尿素加入到硝酸镍溶液中，电磁搅拌50 min，得到反应溶液；其中，按摩尔比，硝酸镍中的镍：尿素=1:5.5；硝酸镍溶液的质量浓度为0.015 g/mL；
步骤2：将反应溶液置于铜制的反应釜；将反应釜放置高磁场反应炉中，5 ℃/min的升温速率加热到180 ℃，保温6 h，并且在刚施加温度时就一直维持匀强磁场，磁场强度为6 T。保温结束后，温度降至室温用去离子水和乙醇沉淀离心，将固态产物在55 ℃下干燥8 h，得磷化镍前驱体；
步骤3：
按摩尔比，磷化镍前驱体：一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)=1:6称量物料，分别将磷化镍前驱体和一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)置于瓷舟中，并将装有物料的瓷舟置于管式炉中，其中，装有磷化镍前驱体的瓷舟置于管式炉的气流下游，装有一水合次磷酸钠的瓷舟置于管式炉的气路上游，N2保护，一水合次磷酸钠为磷源，300 ℃下煅烧4 h，得到磁场诱导合成Ni2P一维纳米链。
实施例
一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将尿素加入到氯化镍溶液中，电磁搅拌20 min，超声10 min，得到反应溶液；其中，按摩尔比，氯化镍中的镍：尿素=1:6.5；氯化镍溶液的质量浓度为0.01 g/mL；
步骤2：将反应溶液置于铜制的反应釜；将反应釜放置高磁场反应炉中，5 ℃/min的升温速率加热到120 ℃，保温12 h，并且在刚施加温度时就一直维持匀强磁场，磁场强度为6 T。保温结束后，温度降至室温用去离子水和乙醇沉淀离心，将固态产物在60 ℃下干燥8 h，得磷化镍前驱体；
步骤3：
按摩尔比，磷化镍前驱体：一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)=1.1:6称量物料，分别将磷化镍前驱体和一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)置于瓷舟中，并将装有物料的瓷舟置于管式炉中，其中，装有磷化镍前驱体的瓷舟置于管式炉的气流下游，装有一水合次磷酸钠的瓷舟置于管式炉的气路上游，N2保护，一水合次磷酸钠为磷源，380 ℃下煅烧2.5 h，得到磁场诱导合成Ni2P一维纳米链。
实施例
一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将尿素加入到硫酸镍溶液中，电磁搅拌15 min，超声15 min，得到反应溶液；其中，按摩尔比，硫酸镍中的镍：尿素=1.5:7；硫酸镍溶液的质量浓度为0.01g/mL；
步骤2：将反应溶液置于铜制的反应釜；将反应釜放置高磁场反应炉中，8 ℃/min的升温速率加热到180 ℃，保温6 h，并且在刚施加温度时就一直维持匀强磁场，磁场强度为6 T。保温结束后，温度降至室温用去离子水和乙醇沉淀离心，将固态产物在40 ℃下干燥12 h，得磷化镍前驱体；
步骤3：
按摩尔比，磷化镍前驱体：一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)=0.8:4称量物料，分别将磷化镍前驱体和一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)置于瓷舟中，并将装有物料的瓷舟置于管式炉中，其中，装有磷化镍前驱体的瓷舟置于管式炉的气流下游，装有一水合次磷酸钠的瓷舟置于管式炉的气路上游，N2保护，一水合次磷酸钠为磷源，320 ℃下煅烧3.5 h，得到磁场诱导合成Ni2P一维纳米链。
实施例
一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将尿素加入到乙酸镍溶液中，电磁搅拌30 min，超声10 min，得到反应溶液；其中，按摩尔比，乙酸镍中的镍：尿素=1.5:7.5；乙酸镍溶液的质量浓度为0.01 g/mL；
步骤2：将反应溶液置于铜制的反应釜；将反应釜放置高磁场反应炉中，7 ℃/min的升温速率加热到140 ℃，保温10 h，并且在刚施加温度时就一直维持匀强磁场，磁场强度为5.5 T。保温结束后，温度降至室温用去离子水和乙醇沉淀离心，将固态产物在60 ℃下干燥8 h，得磷化镍前驱体；
步骤3：
按摩尔比，磷化镍前驱体：一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)=1.2:6称量物料，分别将磷化镍前驱体和一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)置于瓷舟中，并将装有物料的瓷舟置于管式炉中，其中，装有磷化镍前驱体的瓷舟置于管式炉的气流下游，装有一水合次磷酸钠的瓷舟置于管式炉的气路上游，N2保护，一水合次磷酸钠为磷源，400 ℃下煅烧2 h，得到磁场诱导合成Ni2P一维纳米链。
对比例1
一种Ni2P的制备方法，同实施例1，不同之处在于，采用的磁场强度为0 T，具体分析见其和实施例1的对比图，说明加入磁场能够显著的影响Ni2P形貌。
对比例2
一种Ni2P的制备方法，同实施例1，不同之处在于，采用的磁场强度分别为2 T、4T，则所制备Ni2P的形貌为纳米颗粒状，或形成链条状雏形，但是并不能够形成一维纳米链结构，说明不仅仅是加入磁场，磁场强度也对Ni2P形貌有影响。
对比例3
一种Ni2P的制备方法，同实施例1，不同之处在于，采用的温度为90 ℃，待反应结束后离心，无产物析出，说明适当的形核温度，也对Ni2P的形貌有调节。
对比例4
一种Ni2P的制备方法，同实施例1，不同之处在于，采用的保温时间为4 h，则制备出来的Ni2P形貌并未呈现链条状，说明不同保温的时间影响着Ni2P的形核长大过程，进而影响其形貌。

Claims (8)

1.一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：以去离子水为溶剂，镍盐和尿素为原料，溶解混合均匀，得到反应溶液；按摩尔比，镍盐中的镍：尿素=(0.75~1.5)：(2.5~7.5)；
S2：将反应溶液置于反应釜中，外加匀强磁场，磁场强度为5~6T，在120~180 ℃保温6~12h，冷却、固液分离、固态产物洗涤、干燥，得到磷化镍前驱体；
S3：按摩尔比，磷化镍前驱体：次磷酸钠= (0.8~1.2)：(4~6)称量物料，将磷化镍前驱体和次磷酸钠分别置于管式炉中，持续通入氮气，在300~400 ℃煅烧2~4 h，冷却，得到磁场诱导合成Ni2P一维纳米链；
所述的S3中，所述的次磷酸钠为一水合次磷酸钠；
所述的S3中，分别将磷化镍前驱体和次磷酸钠置于瓷舟中，并将装有物料的瓷舟置于管式炉中，其中，装有磷化镍前驱体的瓷舟置于管式炉的气流下游，装有一水合次磷酸钠的瓷舟置于管式炉的气路上游。
2.根据权利要求1所述的磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的制备方法，其特征在于，所述的S1中，按质量比，镍盐：去离子水=(0.6~1.4)：60；
和/或，镍盐为六水合硝酸镍、氯化镍、硫酸镍、乙酸镍的一种或几种；
和/或，溶解混合均匀采用超声和/或机械搅拌，其中，超声时间为10~20 min，机械搅拌时间为30~60 min。
3.根据权利要求1所述的磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的制备方法，其特征在于，反应釜的升温速率为4~8 ℃/min；
和/或，干燥温度为40~60 ℃，干燥时间为8~12 h。
4.根据权利要求1所述的磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的制备方法，其特征在于，所述的S3中，和/或，通入氮气的流量为50~80 cc/min；和/或，管式炉升温速率为1~3 ℃/min。
5.一种磁场诱导合成Ni2P一维纳米链，其特征在于，采用权利要求1~4任意一项所述的制备方法制得；所述的磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的比表面积为45~60 m2 g-1，宽度为1~4 μm，长度为20~50 μm。
6.权利要求5所述的磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的应用，其特征在于，将磁场诱导合成Ni2P一维纳米链作为在电催化析氢反应中的催化剂。
7.根据权利要求6所述的磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的应用，其特征在于，所述的电催化析氢反应中的催化剂的制备方法为：将磁场诱导合成Ni2P一维纳米链和Nafion 溶液混合，并以0.5~1 mg/cm2负载在碳纸上，按固液比，磁场诱导合成Ni2P一维纳米链：Nafion溶液=(4~6) mg:(40~60) μL。
8.根据权利要求6所述的磁场诱导合成Ni2P一维纳米链的应用，其特征在于，在电催化析氢反应中，在10~200 mA cm-2电流密度下，电催化析氢反应中的催化剂的过电位为205~408 mV，并且在24 h的测试中保持较好的稳定性。
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