CN114590844A - 一种介孔Co3O4/CoO/CoP及其制备方法 - Google Patents

一种介孔Co3O4/CoO/CoP及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114590844A
CN114590844A CN202210477271.0A CN202210477271A CN114590844A CN 114590844 A CN114590844 A CN 114590844A CN 202210477271 A CN202210477271 A CN 202210477271A CN 114590844 A CN114590844 A CN 114590844A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
carbon cloth
mesoporous
putting
coo
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
Application number
CN202210477271.0A
Other languages
English (en)
Inventor
林志萍
王宗鹏
钟文武
张欢欢
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.)
Taizhou University
Original Assignee
Taizhou University
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 Taizhou University filed Critical Taizhou University
Priority to CN202210477271.0A priority Critical patent/CN114590844A/zh
Publication of CN114590844A publication Critical patent/CN114590844A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G51/00Compounds of cobalt
    • C01G51/04Oxides; Hydroxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/08Other phosphides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/02Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/055Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material
    • C25B11/056Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material consisting of textile or non-woven fabric
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/055Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material
    • C25B11/057Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material consisting of a single element or compound
    • C25B11/065Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/01Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/10Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
    • C01P2004/13Nanotubes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/80Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种介孔Co3O4/CoO/CoP化合物,具有纳米管状形貌;本发明还公开了一种制备所述介孔Co3O4/CoO/CoP化合物的方法。本发明还公开了一种制备所述介孔Co3O4/CoO/CoP的方法,包括前驱体制备、水热反应、旋转蒸发处理、磷化处理等步骤。

Description

一种介孔Co3O4/CoO/CoP及其制备方法
技术领域
本发明涉及电催化剂,具体涉及一种介孔Co3O4/CoO/CoP及其制备方法。
背景技术
随着自然资源的枯竭和环境污染,绿色可持续能源受到大家越来越多的关注。其中,氢能由于燃值比较高,燃烧产物是水,可重复利用,是一种重要的绿色可持续能源。而电解水产生氢是获得氢能的重要手段之一。为了更高效的产生氢能,往往需要电催化剂的辅助。目前,工业上电解水制氢最常用的电催化剂是贵金属铂。贵金属铂价格昂贵,且在地球上储量少,因此,开发可替代贵金属铂的电催化剂十分重要。
钴基电催化剂是一类重要的电催化剂,然而,钴基电催化剂还存在形貌结构普通,活性位点少,过电位高等问题,其催化活性可进一步提高,进而将其应用于工业领域。
发明内容
本发明的目的在于公开一种具有独特纳米管状形貌的介孔Co3O4/CoO/CoP,提高活性位点的负载量,调控Co3O4的能带结构,提高电催化析氢反应的催化活性。
本发明提出一种简单的制备所述的介孔Co3O4/CoO/CoP化合物的方法。
本发明提出的制备所述的介孔Co3O4/CoO/CoP化合物的方法,包括以下步骤:截取一块尺寸为3*3cm2的碳布,将切割好的碳布浸入浓盐酸中超声清洗十分钟,再浸入丙酮中超声五分钟,再浸入乙醇中超声清洗五分钟,将清洗之后的碳布放入真空干燥箱中干燥30分钟,温度为40摄氏度;称取或者量取2 g的P123,60 ml浓度为0.5 mol/L的盐酸放入烧杯中,用可控温的水浴锅将温度控制在40摄氏度下搅拌直至溶解,溶液呈现出均匀透明的颜色;向烧杯中加入6 ml的正硅酸乙酯,将其搅拌均匀;将上述的溶液倒入规格为100 mL的反应釜里将反应釜放入鼓风烘箱中,加热到100摄氏度,保温48小时;待温度降至室温后取出,用去离子水和乙醇离心清洗三遍;将所得到的白色固体粉末放入真空干烘箱中,温度设置65℃,保持12小时;将白色固体粉末放入马弗炉内进行650 ℃高温焙烧后,得到前驱体;称取0.3 g的六水硝酸钴,加入到2 ml的无水乙醇,加入0.05 g的前驱体,加入碳布,将其转移到旋转蒸发仪中,旋转蒸发后,将碳布放入马弗炉内进行450 ℃高温焙烧6小时;选用2mol/L的NaOH作为除模板剂,将碳布用去离子水和酒精超声清洗三遍;将碳布放于管式炉内,在氢氩混合气体的作用下,升温到250℃,保温半小时,冷却后取出;称取0.6 g的次亚磷酸钠,放于管式炉靠近进气口的位置,将碳布放进管式炉内,在氩气的作用下,设置1度每分钟的升温速度,加热到350摄氏度,保温2小时。
本发明的另一个目的在于提出的一种介孔Co3O4/CoO/CoP化合物,其特征在于,所述介孔Co3O4/CoO/CoP化合物具有纳米管状形貌,所述的纳米管的长度为100至700纳米,所述的纳米管外径为80至150纳米。
本发明提出的一种介孔Co3O4/CoO/CoP化合物,具有独特的纳米管状形貌,用于碱性条件下电催化析氢反应时,在交换电流密度为10 mA/cm2时,过电位为128 mV,明显优于未复合、形貌普通的Co3O4
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为按实施例的方法制备的样品的X射线粉末衍射谱。
图2为按实施例的方法制备的样品的扫描电子显微镜图。
图3为按实施例的方法制备的样品的电催化析氢过电位图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
本实施例的具体步骤如下:截取一块尺寸为3*3cm2的碳布,将切割好的碳布浸入浓盐酸中超声清洗十分钟,再浸入丙酮中超声五分钟,再浸入乙醇中超声清洗五分钟,将清洗之后的碳布放入真空干燥箱中干燥30分钟,温度为40摄氏度;称取或者量取2 g的P123,60 ml浓度为0.5 mol/L的盐酸放入烧杯中,用可控温的水浴锅将温度控制在40摄氏度下搅拌直至溶解,溶液呈现出均匀透明的颜色;向烧杯中加入6 ml的正硅酸乙酯,将其搅拌均匀;将上述的溶液倒入规格为100 mL的反应釜里将反应釜放入鼓风烘箱中,加热到100摄氏度,保温48小时;待温度降至室温后取出,用去离子水和乙醇离心清洗三遍;将所得到的白色固体粉末放入真空干烘箱中,温度设置65℃,保持12小时;将白色固体粉末放入马弗炉内进行650 ℃高温焙烧后,得到前驱体;称取0.3 g的六水硝酸钴,加入到2 ml的无水乙醇,加入0.05 g的前驱体,加入碳布,将其转移到旋转蒸发仪中,旋转蒸发后,将碳布放入马弗炉内进行450 ℃高温焙烧6小时;选用2 mol/L的NaOH作为除模板剂,将碳布用去离子水和酒精超声清洗三遍;将碳布放于管式炉内,在氢氩混合气体的作用下,升温到250℃,保温半小时,冷却后取出;称取0.6 g的次亚磷酸钠,放于管式炉靠近进气口的位置,将碳布放进管式炉内,在氩气的作用下,设置1度每分钟的升温速度,加热到350摄氏度,保温2小时。
下面结合附图,通过具体实施例,进一步阐述本发明。
图1为按实施例的方法制备的样品的X射线粉末衍射谱,从图谱中可以看到Co3O4,CoO和CoP各自对应的特征峰,表明按照实施例制备的样品的确为Co3O4/CoO/CoP化合物。对样品进行能谱测试表明,样品的原子比为C:Co:O:P =0.15:0.24:0.55:0.06,表明按照实施例制备的样品的确实现了Co3O4/CoO/CoP化合物的复合。图2为按实施例的方法制备的样品的扫描电子显微镜图,可以看到明显的管状形貌,所述的纳米管的长度为100至700纳米,所述的纳米管外径为80至150纳米。图3为按实施例的方法制备的样品的碱性条件下电催化析氢过电位图,在交换电流密度为10 mA/cm2时,过电位为128mV。
需要声明的是,以上所述的仅是本发明的优选实施方式,本发明不限于以上实施例。可以理解,本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化,均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种介孔Co3O4/CoO/CoP化合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:截取一块尺寸为3*3cm2的碳布,将切割好的碳布浸入浓盐酸中超声清洗十分钟,再浸入丙酮中超声五分钟,再浸入乙醇中超声清洗五分钟,将清洗之后的碳布放入真空干燥箱中干燥30分钟,温度为40摄氏度;称取或者量取2 g的P123,60 ml浓度为0.5 mol/L的盐酸放入烧杯中,用可控温的水浴锅将温度控制在40摄氏度下搅拌直至溶解,溶液呈现出均匀透明的颜色;向烧杯中加入6 ml的正硅酸乙酯,将其搅拌均匀;将上述的溶液倒入规格为100 mL的反应釜里将反应釜放入鼓风烘箱中,加热到100摄氏度,保温48小时;待温度降至室温后取出,用去离子水和乙醇离心清洗三遍;将所得到的白色固体粉末放入真空干烘箱中,温度设置65℃,保持12小时;将白色固体粉末放入马弗炉内进行650 ℃高温焙烧后,得到前驱体;称取0.3 g的六水硝酸钴,加入到2 ml的无水乙醇,加入0.05 g的前驱体,加入碳布,将其转移到旋转蒸发仪中,旋转蒸发后,将碳布放入马弗炉内进行450 ℃高温焙烧6小时;选用2 mol/L的NaOH作为除模板剂,将碳布用去离子水和酒精超声清洗三遍;将碳布放于管式炉内,在氢氩混合气体的作用下,升温到250℃,保温半小时,冷却后取出;称取0.6 g的次亚磷酸钠,放于管式炉靠近进气口的位置,将碳布放进管式炉内,在氩气的作用下,设置1度每分钟的升温速度,加热到350摄氏度,保温2小时。
2.一种如权利要求1所述的方法制备的介孔Co3O4/CoO/CoP化合物,其特征在于,所述介孔Co3O4/CoO/CoP化合物具有纳米管状形貌;所述的纳米管的长度为100至700纳米;所述的纳米管外径为80至150纳米。
CN202210477271.0A 2022-05-04 2022-05-04 一种介孔Co3O4/CoO/CoP及其制备方法 Pending CN114590844A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210477271.0A CN114590844A (zh) 2022-05-04 2022-05-04 一种介孔Co3O4/CoO/CoP及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210477271.0A CN114590844A (zh) 2022-05-04 2022-05-04 一种介孔Co3O4/CoO/CoP及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114590844A true CN114590844A (zh) 2022-06-07

Family

ID=81813400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210477271.0A Pending CN114590844A (zh) 2022-05-04 2022-05-04 一种介孔Co3O4/CoO/CoP及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114590844A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103301869A (zh) * 2013-06-18 2013-09-18 武汉大学 Sba-15负载钴氧化物催化剂、制备方法及在废水处理中的应用
US20190055657A1 (en) * 2016-04-18 2019-02-21 Sabic Global Technologies B.V. Oxygen evolution electrocatalysts with carbon coated cobalt (ii, iii) oxide layers
CN109516505A (zh) * 2018-11-28 2019-03-26 江汉大学 一种钴硫化物的制备方法及其产物和应用
CN110104623A (zh) * 2019-05-05 2019-08-09 河南大学 一种不同形貌的富磷过渡金属磷化物四磷化钴的制备方法
CN111437846A (zh) * 2020-05-21 2020-07-24 南京师范大学 一种多孔CoO/CoP纳米管及其制备方法和应用
WO2021012397A1 (zh) * 2019-07-19 2021-01-28 五邑大学 一种钴酸镍多孔材料的制备方法和应用
CN113846352A (zh) * 2021-11-29 2021-12-28 台州学院 一种晶态正交相二硒化钴非晶磷化钴异质结的制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103301869A (zh) * 2013-06-18 2013-09-18 武汉大学 Sba-15负载钴氧化物催化剂、制备方法及在废水处理中的应用
US20190055657A1 (en) * 2016-04-18 2019-02-21 Sabic Global Technologies B.V. Oxygen evolution electrocatalysts with carbon coated cobalt (ii, iii) oxide layers
CN109516505A (zh) * 2018-11-28 2019-03-26 江汉大学 一种钴硫化物的制备方法及其产物和应用
CN110104623A (zh) * 2019-05-05 2019-08-09 河南大学 一种不同形貌的富磷过渡金属磷化物四磷化钴的制备方法
WO2021012397A1 (zh) * 2019-07-19 2021-01-28 五邑大学 一种钴酸镍多孔材料的制备方法和应用
CN111437846A (zh) * 2020-05-21 2020-07-24 南京师范大学 一种多孔CoO/CoP纳米管及其制备方法和应用
CN113846352A (zh) * 2021-11-29 2021-12-28 台州学院 一种晶态正交相二硒化钴非晶磷化钴异质结的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TIAN SUN等: "Silica-Free Synthesis of Mesoporous Co3O4/CoOxPy as a Highly Active Oxygen Evolution Reaction Catalyst", CHEM NANOMAT, vol. 5, pages 1390 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107159293B (zh) 一种NiFe3N/NF电化学催化剂及其制备方法与应用
CN108325539B (zh) 一种棒状自组装成花球状的钒修饰的Ni3S2电催化剂的合成方法
CN104941674A (zh) 一种活性炭上负载磷化钴的催化剂及其制备方法和应用
CN111437846B (zh) 一种多孔CoO/CoP纳米管及其制备方法和应用
CN110681402B (zh) 一种碳纸负载的Fe-NiCoP异质结构及其制备方法和应用
CN107416785B (zh) 花状CoP3/Ni2P纳米杂化物的制备方法及应用
CN114318401B (zh) 表面亲水可调型镍钼合金材料的制备方法及其应用于大电流分解水产氢
CN110284153A (zh) 一种钴/氧化亚钴多孔纳米片阵列复合材料及其制备方法和应用
CN108823591B (zh) 一种镍铁联硒化合物及其制备方法和应用
CN110104623B (zh) 一种不同形貌的富磷过渡金属磷化物四磷化钴的制备方法
CN111939947B (zh) 一种纳米片阵列电催化剂的制备方法
CN114959780B (zh) 一种核壳结构钴掺杂二硒化镍电催化材料及其制备方法
CN110586117A (zh) 一种Co3O4/CuMoO4复合物及其制备方法和应用
CN111530483B (zh) 一种自支撑Ni掺杂WP2纳米片阵列电催化剂及其制备方法
CN112592484B (zh) 以5-巯基-1-苯基-1h-四氮唑为配体构筑的mof材料及其衍生物制备方法和应用
CN112553643B (zh) 一种氮掺杂碳包覆非贵双金属钴钼氧化物析氧反应催化剂、制备方法及应用
CN112058297B (zh) 一种镍基电催化材料及其制备方法和用途
CN112563522A (zh) 一种钴掺杂二氧化钼电催化剂的制备方法及其应用
CN112657521A (zh) 一种原位生长在碳布上的铬掺杂磷化钴纳米棒阵列的制备方法
CN112442704B (zh) 一种氧化物半导体纳米线光阳极的通用制备方法
CN114590844A (zh) 一种介孔Co3O4/CoO/CoP及其制备方法
CN114807963A (zh) 一种铜掺杂硫化钴多孔纳米片/镍泡沫电极及其制备方法和应用
CN113368858B (zh) 一种四氧化三钴-氧化镍双层介孔纳米管复合材料及其制备方法和应用
CN113930800A (zh) 一种异质结构电催化析氢材料及其制备方法与应用
CN113862694B (zh) 铁掺杂磷化镍纳米颗粒及制备方法

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
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20220607

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication