CN114990624B - 一种三维花状锌掺杂的Ni2P/Ni12P5异质结自支撑电催化剂材料的制备方法 - Google Patents

一种三维花状锌掺杂的Ni2P/Ni12P5异质结自支撑电催化剂材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种三维花状锌掺杂的Ni2P/Ni12P5异质结自支撑电催化剂材料的制备方法，将锌源与尿素加入去离子水得A，将泡沫镍放入A中加热反应完成后，取出泡沫镍冲洗干净得到复合泡沫材料B；将复合泡沫材料B放入到瓷舟一侧，在瓷舟另一侧放置次磷酸钠后将瓷舟放入到管式炉中，将放置次磷酸钠的一侧置于上风口，复合泡沫材料B置于下风口，在H2/Ar氛围下加热反应后，取出产物洗涤干净后干燥得到Zn‑Ni2P/Ni12P5/NF。本发明制备得到的三维花状结构也给Zn‑Ni2P/Ni12P5/NF带来了大的反应活性面积，帮助Zn‑Ni2P/Ni12P5/NF获得优异的催化性能。

Description

一种三维花状锌掺杂的Ni2P/Ni12P5异质结自支撑电催化剂材 料的制备方法
技术领域
本发明属于电催化材料技术领域，涉及电催化电极材料的制备方法，具体涉及一种三维纳米花状锌掺杂的Ni2P/Ni12P5异质结自支撑电催化剂材料的制备方法。
背景技术
伴随着不断增加的能源危机和CO2诱发的全球变暖，建设可再生能源系统成为重大的科学挑战之一。由于化石燃料供应有限和环境问题日益严重，清洁可再生能源引起了越来越多的关注。其中，电催化在清洁能源转换中发挥着关键性的作用，为未来的可持续发展提供了一个切实可行的途径。氢被认为是最有前景的新能源，因为它具有替代旧能源的所有要求。氢气可以由电解质通过使用间歇式新能源如风能和太阳能经由析氢反应(HER)来生产。迄今为止，在市售电解槽中用于HER的最普遍的电催化剂仍然是非常昂贵且稀缺的Pt基材料，因此，产生氢气的主要挑战之一是开发对HER具有高活性且不含贵金属的催化剂。
近年来，过渡金属磷化物材料(TMPs)在电催化领域逐渐引起了人们的关注，并且拥有高性能、合成方法简便且原料丰富等优点。TMPs结构一般为三棱柱结构，此时P原子位于其中间隙当中，并且局部结构呈现出球形，表面暴露出了更多的不饱和状态的原子，表现出了更高的活性位点密度。除此之外，TMPs同时也具备着类似氢化酶的结构，这使得TMPs具备成为电解水催化剂的优越条件。与此同时以金属基底作为电极基底时，优异的电导率会为催化剂带来帮助。并且，金属基底一般以泡沫金属的形式存在，这样带来了大的接触面积，使得电解水催化剂在工作时，反应活性面积大大增加。对于电催化，经研究发现，将过渡金属泡沫材料与磷元素协同生成过渡金属磷化物材料将有助于在电催化过程中形成高比表面积和丰富的活性位点以及增大极限电流密度，在煅烧或者是水热过程中将更有利于元素掺杂从而提升电催化性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单、时长短、无大型反应设备和严苛的条件，原料和最终产物环境友好，且廉价易得适合大规模生产的三维花状锌掺杂的Ni2P/Ni12P5异质结自支撑电催化剂材料的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
1)步骤1：取60～80mg的锌源、90～110mg尿素加入到含有30mL去离子水的烧杯中，搅拌得到均匀混合溶液A，将其逐滴转移到50mL聚四氟乙烯内衬中；
2)步骤2：将泡沫镍放入上述内衬中，将内衬密封于高压釜中并置于烘箱内升温至100～160℃，保温10～12h；
3)步骤3：待高压釜自然冷却至室温后，取出泡沫镍用去离子水和乙醇交替冲洗干净后室温静置，待完全干燥后得到复合泡沫材料B；
4)步骤4：将复合泡沫材料B放入到瓷舟一侧，在瓷舟另一侧放置次磷酸钠后将瓷舟放入到管式炉中，将放置次磷酸钠的一侧置于上风口，复合泡沫材料B置于下风口，在H2含量5％的H2/Ar氛围下，以5～10℃/min的升温速率自室温升温至300℃，并保温2h；
5)步骤5：保温结束后，保持管式炉中充满氢氩气，待管式炉自然冷却至室温后，取出产物用去离子水和乙醇交替洗涤干净后干燥得到Zn-Ni2P/Ni12P5/NF。
所述步骤1的锌源采用纯度为99.9％的二水合乙酸锌。
所述步骤1的搅拌采用500～700r/min的磁力搅拌器在50～60℃温度下搅拌30～45min。
所述步骤2的泡沫镍采用1cm×5cm的泡沫镍依次在丙酮、HCl溶液和去离子水中超声清洗，然后再用去离子水和乙醇对泡沫镍交替冲洗并烘干。
所述的HCl溶液的浓度为3mol/L。
所述的超声清洗功率为70～80W，时间为5～10min。
所述烘干是在60℃的鼓风干燥箱中干燥2h。
所述步骤5的干燥是在60℃的鼓风干燥箱中干燥2h。
本发明首先采用水热法，将泡沫镍NF构建为拥有片状阵列结构的Ni(OH)x类物质，并在体系中引入了Zn。之后采取低温磷化的方法，在保持整体形貌的基础上，进一步对形貌进行了修饰，最终获得了三维花状结构的Zn-Ni2P/Ni12P5/NF。三维花状结构也给Zn-Ni2P/Ni12P5/NF带来了大的反应活性面积，帮助Zn-Ni2P/Ni12P5/NF获得优异的催化性能。
有益效果：
1)本发明制备出以泡沫镍作为催化剂的金属载体，原为生长出含Zn元素掺杂的镍磷化物自支撑电极。本发明相较于粉末催化剂具有更高效、更稳定等优点。之所以选择NF为镍源及基底是因为其具有低的成本、高的导电性、大的比表面积和低的密度等优点，含有一定纳米骨架结构的基底可使得掺杂元素均匀耦合在其表面，不易脱落，在提升电解水催化效率的同时，不忘节约了成本，具有较好的应用前景。
2)本发明采用Zn原子做为掺杂元素，当Zn加入到体系中，一方面以影响了形貌，在热处理阶段保证了整体形貌不受到破坏，并且也使得整体形貌更加均匀；另一方面Zn以Zn2+形式加入到体系当中，由于相比较更高的电负性，会吸引到Ni上的电子，使得样品中Ni3+比例上升，而Ni3+的存在会有利于OER反应发生，这对于整体的水分解反应都存在有一定的提升。
3)本发明中使用的的尿素作为模板剂不参与反应，模板剂的加入既保证反应的正常进行又促进了二水合乙酸锌中的锌离子对镍磷化物的掺杂，促进了空位及缺陷的形成，在其附近产生了大量的活性位点，有利于提高材料的电催化性能。
4)本发明产物最终呈现的三维纳米花状结构，拥有较大的比表面积，该结构有效增大了催化活性位点的暴露，使得催化剂和电解液充分接触，为析氢反应提供了通畅的电子转移通道，加快电子转移，从而提高电催化动力学。
5)本发明首先采用一步水热法合成具有优异电催化性能的含Zn掺杂复合材料，该方法简单易行，不会影响基质材料性能，避免了因直接高温煅烧或者球磨等后处理引起不良的杂质和结构缺陷，且为最终合成有高比表面积的纳米花状结构奠定了良好的结构基础。
6)本发明之后采取低温磷化的方法使得P元素均匀的分布在基底材料上，在保持整体形貌的基础上，进一步对形貌进行了修饰，最终获得了三维花状结构的Zn-Ni2P/Ni12P5/NF。该方法可以有效调控材料结构，为最终合成晶粒发育较好、团聚程度相对较轻、粒度分布均匀具的纳米花状结构提供了有利保障；反应全程在惰性气体的氛围下保温处理，保护了反应的正常进行以及最终产物的高纯度。
7)本发明方法工艺简单、时长短、无大型反应设备和严苛的条件，原料和最终产物属于环境友好型材料，廉价易得因此可用于大规模生产。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的Zn-Ni2P/Ni12P5/NF的XRD图。
图2为本发明实施例1制备的Zn-Ni2P/Ni12P5/NF形貌图及SEM图。图2(a)为制备的Zn-Ni2P/Ni12P5/NF的形貌图；图2(b-d)为扫描图。
图3Zn-Ni2P/Ni12P5/NF的：(a-b)透射图；(c)高分辨透射；(d-h)元素分布图
图4为本发明实施例1、2、3制备的Zn-Ni2P/Ni12P5/NF、Ni2P/NF、NF及贵金属电极材料20％Pt/C/NF的产氢LSV曲线图。
图5为本发明实施例1、2、3Zn-Ni2P/Ni12P5/NF、Ni2P/NF、NF及在OER中表现优异的IrO2作为衡量性能的标准的产氧LSV曲线对比图。
具体实施方案：
下面结合实例对本发明进行详细说明，以使得本领域技术人员更好地理解本发明，但本发明并不局限于以下实施例。
实施例1：
1)步骤1：取65.7mg纯度为99.9％的二水合乙酸锌、108mg尿素加入到含有30mL去离子水的烧杯中，在55℃采用500r/min磁力搅拌40min得到均匀混合溶液A，将其逐滴转移到50mL聚四氟乙烯内衬中；
2)步骤2：将泡沫镍放入上述内衬中，将内衬密封于高压釜中并置于烘箱内升温至120℃，保温12h；
其中，泡沫镍采用1cm×5cm的泡沫镍依次在丙酮、浓度为3mol/L的HCl溶液和去离子水中于70W超声清洗10min，然后再用去离子水和乙醇对泡沫镍交替冲洗干净后，在60℃的鼓风干燥箱中干燥2h；
3)步骤3：待高压釜自然冷却至室温后，取出泡沫镍用去离子水和乙醇交替冲洗干净后室温静置，待完全干燥后得到复合泡沫材料B；
4)步骤4：将复合泡沫材料B放入到瓷舟一侧，在瓷舟另一侧放置次磷酸钠后将瓷舟放入到管式炉中，将放置次磷酸钠的一侧置于上风口，复合泡沫材料B置于下风口，以60scccm/min的流速在H2含量5％的H2/Ar氛围下，以5℃/min的升温速率自室温升温至300℃，并保温2h；
5)步骤5：保温结束后，保持管式炉中充满氢氩气，待管式炉自然冷却至室温后，取出产物用去离子水和乙醇交替洗涤干净后在60℃的鼓风干燥箱中干燥2h得到Zn-Ni2P/Ni12P5/NF。
将上述实施例所制得的三维纳米结构电极材料在氢氧化钾溶液碱性条件下(pH＝14)进行了析氢反应测试，当电流密度为100和1000mA/cm2时，样品过电势为222和367mV。
同样在氢氧化钾溶液碱性条件下(pH＝14)进行了析氧反应测试，上述条件下所制得的纳米结构电极材料在电流密度为100和1000mA/cm2时，样品过电势为139和477mV。
由图1图谱可以看出，除44.5°、51.8°和76.4°三个高强峰来自于基底NF的纯Ni相(PDF#04-0850)外，衍射峰40.8°、47.4°、54.3°、66.5°和75.1°分别对应于六方相的Ni2P(PDF#65-9706)(111)、(210)、(300)、(310)和(212)晶面。49.0°的衍射峰对应于四方相的Ni12P5(PDF#22-1190)的(312)晶面，并且也存在有部分峰与另外两相的衍射峰接近，而出现准确判断。但总体说来，XRD可以说明Zn-Ni2P/Ni12P5/NF中存在有Ni2P和Ni12P5两相。
由图2可以看出Zn-Ni2P/Ni12P5/NF呈现出纳米片组成的花状排列结构。纳米片组成的花状结构使得各纳米片间接触小，并且呈现为立体的三维状结构。这种结构使得Zn-Ni2P/Ni12P5/NF能暴露出更大的面积与电解质接触，这也意味着有更多的反应活性位点能够参与到反应当中。
在TEM(图3(a-b))中，Zn-Ni2P/Ni12P5/NF也展现出花状结构。HR-TEM图(图3(c))中可以看出其微观结构呈现出两种组分不同晶面所组成的异质结构。图中0.185nm的晶格条纹对应于Ni12P5的(312)晶面，0.191、0.202和0.220nm的晶格条纹分别对应于Ni2P的(210)、(021)和(111)晶面。这种异质结构的出现，通常会带来较强的界面相互作用使得电子导电性增强、吸附能优化、反应动力学也得到改善。从EDS能谱图(图3(d-h))中可以看出，O、P、Ni和Zn在样品内部是均匀分布的。Zn的均匀分布也证实了Zn是以掺杂的方式存在于样品中。
对比例1：
1)将1cm×5cm的NF依次在丙酮和HCl溶液中超声清洗10min，然后分别用去离子水和无水乙醇交替冲洗干净且在60℃鼓风干燥机中烘干2h；
2)称取108mg CH4N2O，加入到30mL去离子水中，在55℃的温度下以500～700r/min为转速磁力搅拌40min后得到均匀混合溶液A，将溶液A逐滴转移到50mL聚四氟乙烯内衬中；
3)将预处理并烘干后的NF放入上述装有混合溶液A的内衬中，将内衬密封于高压釜中并置于烘箱内升温至120℃，保温12h；
4)待反应釜自然冷却至室温后，取出NF后经由去离子水、乙醇反复交替冲洗，最后将其放于室温下静置，待完全干燥后得到复合泡沫材料B；
5)将预处理并烘干后的NF放入到瓷舟当中，选一侧放置。再称取与实施例1同样含量次磷酸钠(NaH2PO2)，放置于瓷舟另一侧，将瓷舟放入到管式炉中，NaH2PO2一侧为上风口，样品为下风口。然后对管式炉抽真空后通入氢氩气作为保护气氛，气体的流速为60scccm/min；
6)在H2含量5％的H2/Ar氛围下，将管式炉的升温速率设置为5℃/min，并升温至300℃后保温2h；
7)保温结束后，保持管式炉中充满氢氩气，待管式炉自然冷却至室温后，缓慢取出产物，再通过去离子水和乙醇交替冲洗干净，放置于60℃的鼓风干燥箱中干燥2h后得到Ni2P/NF；
对上述条件下所制得的自支撑电极材料在氢氧化钾溶液碱性条件下(pH＝14)进行了析氢反应测试，当电流密度为100和1000mA/cm2时，样品过电势为282和457mV。
同样在氢氧化钾溶液碱性条件下(pH＝14)进行了析氧反应测试，上述条件下所制得的纳米结构电极材料在电流密度为100和1000mA/cm2时，样品过电势为350和514mV。
对比例2：
1)将1cm×5cm的NF依次在丙酮和HCl溶液中超声清洗10min，然后分别用去离子水和无水乙醇交替冲洗干净且在60℃鼓风干燥机中烘干2h；
2)对预处理并烘干后的NF电极材料在氢氧化钾溶液碱性条件下(pH＝14)进行了析氢反应测试，当电流密度为100和1000mA/cm2时，样品过电势为378和829mV。
同样在氢氧化钾溶液碱性条件下(pH＝14)进行了析氧反应测试，上述条件下所制得的纳米结构电极材料在电流密度为100和1000mA/cm2时，样品过电势为410和764mV。
由图4可以看出，Zn-Ni2P/Ni12P5/NF展现出了媲美于20％Pt/C/NF的优异性能，特别是在高电流密度下，其性能已经优于了20％Pt/C/NF。可以看出在100mA cm-2下，Zn-Ni2P/Ni12P5/NF、Ni2P/NF、20％Pt/C/NF和NF的过电位数值分别具体为222、282、201和378mV。在电流密度1000mAcm-2下，Zn-Ni2P/Ni12P5/NF、Ni2P/NF、20％Pt/C/NF和NF的过电位分别为367、457、405和829mV。
由图5可以看出，Zn-Ni2P/Ni12P5/NF展现出与IrO2/NF相近的OER性能。在100mA cm-2下，Zn-Ni2P/Ni12P5/NF、Ni2P/NF、IrO2/NF和NF的过电位数值分别具体为139、350、337和410mV。在高电流密度1000mA cm-2下，Zn-Ni2P/Ni12P5/NF、Ni2P/NF、IrO2/NF和NF的过电位分别为477、514、474和764mV。这证明了Zn-Ni2P/Ni12P5/NF也是优异的OER催化剂。
实施例2：
1)步骤1：取70mg纯度为99.9％的二水合乙酸锌、100mg尿素加入到含有30mL去离子水的烧杯中，在58℃采用650r/min磁力搅拌35min得到均匀混合溶液A，将其逐滴转移到50mL聚四氟乙烯内衬中；
2)步骤2：将泡沫镍放入上述内衬中，将内衬密封于高压釜中并置于烘箱内升温至100℃，保温12h；
其中，泡沫镍采用1cm×5cm的泡沫镍依次在丙酮、浓度为3mol/L的HCl溶液和去离子水中于80W超声清洗5min，然后再用去离子水和乙醇对泡沫镍交替冲洗干净后，在60℃的鼓风干燥箱中干燥2h；
3)步骤3：待高压釜自然冷却至室温后，取出泡沫镍用去离子水和乙醇交替冲洗干净后室温静置，待完全干燥后得到复合泡沫材料B；
4)步骤4：将复合泡沫材料B放入到瓷舟一侧，在瓷舟另一侧放置次磷酸钠后将瓷舟放入到管式炉中，将放置次磷酸钠的一侧置于上风口，复合泡沫材料B置于下风口，以60scccm/min的流速在H2含量5％的H2/Ar氛围下，以8℃/min的升温速率自室温升温至300℃，并保温2h；
5)步骤5：保温结束后，保持管式炉中充满氢氩气，待管式炉自然冷却至室温后，取出产物用去离子水和乙醇交替洗涤干净后在60℃的鼓风干燥箱中干燥2h得到Zn-Ni2P/Ni12P5/NF。
实施例3：
1)步骤1：取60mg纯度为99.9％的二水合乙酸锌、95mg尿素加入到含有30mL去离子水的烧杯中，在50℃采用600r/min磁力搅拌45min得到均匀混合溶液A，将其逐滴转移到50mL聚四氟乙烯内衬中；
2)步骤2：将泡沫镍放入上述内衬中，将内衬密封于高压釜中并置于烘箱内升温至140℃，保温11h；
其中，泡沫镍采用1cm×5cm的泡沫镍依次在丙酮、浓度为3mol/L的HCl溶液和去离子水中于75W超声清洗8min，然后再用去离子水和乙醇对泡沫镍交替冲洗干净后，在60℃的鼓风干燥箱中干燥2h；
3)步骤3：待高压釜自然冷却至室温后，取出泡沫镍用去离子水和乙醇交替冲洗干净后室温静置，待完全干燥后得到复合泡沫材料B；
4)步骤4：将复合泡沫材料B放入到瓷舟一侧，在瓷舟另一侧放置次磷酸钠后将瓷舟放入到管式炉中，将放置次磷酸钠的一侧置于上风口，复合泡沫材料B置于下风口，以60scccm/min的流速在H2含量5％的H2/Ar氛围下，以6℃/min的升温速率自室温升温至300℃，并保温2h；
5)步骤5：保温结束后，保持管式炉中充满氢氩气，待管式炉自然冷却至室温后，取出产物用去离子水和乙醇交替洗涤干净后在60℃的鼓风干燥箱中干燥2h得到Zn-Ni2P/Ni12P5/NF。
实施例4：
1)步骤1：取80mg纯度为99.9％的二水合乙酸锌、110mg尿素加入到含有30mL去离子水的烧杯中，在52℃采用550r/min磁力搅拌30min得到均匀混合溶液A，将其逐滴转移到50mL聚四氟乙烯内衬中；
2)步骤2：将泡沫镍放入上述内衬中，将内衬密封于高压釜中并置于烘箱内升温至160℃，保温10h；
其中，泡沫镍采用1cm×5cm的泡沫镍依次在丙酮、浓度为3mol/L的HCl溶液和去离子水中于73W超声清洗9min，然后再用去离子水和乙醇对泡沫镍交替冲洗干净后，在60℃的鼓风干燥箱中干燥2h；
3)步骤3：待高压釜自然冷却至室温后，取出泡沫镍用去离子水和乙醇交替冲洗干净后室温静置，待完全干燥后得到复合泡沫材料B；
4)步骤4：将复合泡沫材料B放入到瓷舟一侧，在瓷舟另一侧放置次磷酸钠后将瓷舟放入到管式炉中，将放置次磷酸钠的一侧置于上风口，复合泡沫材料B置于下风口，以60scccm/min的流速在H2含量5％的H2/Ar氛围下，以10℃/min的升温速率自室温升温至300℃，并保温2h；
5)步骤5：保温结束后，保持管式炉中充满氢氩气，待管式炉自然冷却至室温后，取出产物用去离子水和乙醇交替洗涤干净后在60℃的鼓风干燥箱中干燥2h得到Zn-Ni2P/Ni12P5/NF。
实施例5：
1)步骤1：取75mg纯度为99.9％的二水合乙酸锌、90mg尿素加入到含有30mL去离子水的烧杯中，在60℃采用700r/min磁力搅拌40min得到均匀混合溶液A，将其逐滴转移到50mL聚四氟乙烯内衬中；
2)步骤2：将泡沫镍放入上述内衬中，将内衬密封于高压釜中并置于烘箱内升温至150℃，保温10h；
其中，泡沫镍采用1cm×5cm的泡沫镍依次在丙酮、浓度为3mol/L的HCl溶液和去离子水中于78W超声清洗6min，然后再用去离子水和乙醇对泡沫镍交替冲洗干净后，在60℃的鼓风干燥箱中干燥2h；
3)步骤3：待高压釜自然冷却至室温后，取出泡沫镍用去离子水和乙醇交替冲洗干净后室温静置，待完全干燥后得到复合泡沫材料B；
4)步骤4：将复合泡沫材料B放入到瓷舟一侧，在瓷舟另一侧放置次磷酸钠后将瓷舟放入到管式炉中，将放置次磷酸钠的一侧置于上风口，复合泡沫材料B置于下风口，以60scccm/min的流速在H2含量5％的H2/Ar氛围下，以9℃/min的升温速率自室温升温至300℃，并保温2h；
5)步骤5：保温结束后，保持管式炉中充满氢氩气，待管式炉自然冷却至室温后，取出产物用去离子水和乙醇交替洗涤干净后在60℃的鼓风干燥箱中干燥2h得到Zn-Ni2P/Ni12P5/NF。

Claims (7)

1.一种三维花状锌掺杂的Ni2P/Ni12P5异质结自支撑电催化剂材料的制备方法，其特征在于：
1)步骤1：取60～80mg的锌源、90～110mg尿素加入到含有30mL去离子水的烧杯中，搅拌得到均匀混合溶液A，将其逐滴转移到50mL聚四氟乙烯内衬中；
所述步骤1的锌源采用纯度为99.9％的二水合乙酸锌；
2)步骤2：将泡沫镍放入上述内衬中，将内衬密封于高压釜中并置于烘箱内升温至100～160℃，保温10～12h；
3)步骤3：待高压釜自然冷却至室温后，取出泡沫镍用去离子水和乙醇交替冲洗干净后室温静置，待完全干燥后得到复合泡沫材料B；
4)步骤4：将复合泡沫材料B放入到瓷舟一侧，在瓷舟另一侧放置次磷酸钠后将瓷舟放入到管式炉中，将放置次磷酸钠的一侧置于上风口，复合泡沫材料B置于下风口，在H2含量5％的H2/Ar氛围下，以5～10℃/min的升温速率自室温升温至300℃，并保温2h；
5)步骤5：保温结束后，保持管式炉中充满氢氩气，待管式炉自然冷却至室温后，取出产物用去离子水和乙醇交替洗涤干净后干燥得到Zn-Ni2P/Ni12P5/NF。
2.根据权利要求1所述的三维花状锌掺杂的Ni2P/Ni12P5异质结自支撑电催化剂材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1的搅拌采用500～700r/min的磁力搅拌器在50～60℃温度下搅拌30～45min。
3.根据权利要求1所述的三维花状锌掺杂的Ni2P/Ni12P5异质结自支撑电催化剂材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2的泡沫镍采用1cm×5cm的泡沫镍依次在丙酮、HCl溶液和去离子水中超声清洗，然后再用去离子水和乙醇对泡沫镍交替冲洗并烘干。
4.根据权利要求3所述的三维花状锌掺杂的Ni2P/Ni12P5异质结自支撑电催化剂材料的制备方法，其特征在于：所述的HCl溶液的浓度为3mol/L。
5.根据权利要求3所述的三维花状锌掺杂的Ni2P/Ni12P5异质结自支撑电催化剂材料的制备方法，其特征在于：所述的超声清洗功率为70～80W，时间为5～10min。
6.根据权利要求3所述的三维花状锌掺杂的Ni2P/Ni12P5异质结自支撑电催化剂材料的制备方法，其特征在于：所述烘干是在60℃的鼓风干燥箱中干燥2h。
7.根据权利要求1所述的三维花状锌掺杂的Ni2P/Ni12P5异质结自支撑电催化剂材料的制备方法，其特征在于：所述步骤5的干燥是在60℃的鼓风干燥箱中干燥2h。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108671948A (zh) * 2018-05-17 2018-10-19 上海理工大学 一种自组装超薄花状镍钴磷化物电催化材料的制备方法
CN111575729A (zh) * 2020-04-22 2020-08-25 广东工业大学 一种具有多层级孔洞结构的磷化镍复合物及其制备方法和应用
WO2021184563A1 (zh) * 2020-03-19 2021-09-23 苏州楚捷新材料科技有限公司 一种泡沫镍基电解水制氢催化剂的制备方法
CN114182291A (zh) * 2021-12-23 2022-03-15 台州学院 一种Fe掺Ni3S2Ni2PNi12P5复合物的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108671948A (zh) * 2018-05-17 2018-10-19 上海理工大学 一种自组装超薄花状镍钴磷化物电催化材料的制备方法
WO2021184563A1 (zh) * 2020-03-19 2021-09-23 苏州楚捷新材料科技有限公司 一种泡沫镍基电解水制氢催化剂的制备方法
CN111575729A (zh) * 2020-04-22 2020-08-25 广东工业大学 一种具有多层级孔洞结构的磷化镍复合物及其制备方法和应用
CN114182291A (zh) * 2021-12-23 2022-03-15 台州学院 一种Fe掺Ni3S2Ni2PNi12P5复合物的制备方法

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