本发明专利技术公开了一种FeNiP空心材料及其制备方法和应用。该FeNiP空心材料的制备方法，其特征在于，包括：(1)将铁盐、镍盐分别溶于溶剂中，超声分散，分别形成均一的镍盐溶液和铁盐溶液；(2)在溶剂存在下，先将MOFs超声溶解于溶剂中，再与所述混合溶液混合均匀后，回流，洗涤，真空干燥，得到前驱体粉末；(3)采用低温磷化煅烧法，将前驱体粉末在保护气下磷化处理，在保护气存在下煅烧得到FeNiP空心材料。该制备方法操作简单，制备得到的催化剂材料形貌均匀并且可控，活性位点数量较多。并且能很好的应用于电解水析氢反应阴极催化剂材料领域。于电解水析氢反应阴极催化剂材料领域。于电解水析氢反应阴极催化剂材料领域。
【技术实现步骤摘要】
FeNiP空心材料及其制备方法和应用
[0001]本专利技术属于电解水阴极催化剂材料领域，具体地，涉及到一种FeNiP空心材料及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]由于其清洁、可再生和丰富的自然资源，氢气被认为是最有前途的能源载体之一。在各种制氢方法中，电化学制氢法因其高效、可持续、环保等优点而备受关注，在水电解中，为有效获得氢并减少过电位，电催化剂起着至关重要的作用。
[0003]迄今为止，铂族贵金属被视为商业HER电催化剂，显示出极低的过电势。不幸的是，它们的低丰度和高价格限制了它们的大规模应用，因此不可避免地要开发出地球含量丰富的高性能HER电催化剂。
[0004]在过去的几十年中，许多非贵金属电催化剂表现出了优越的HER活性。在候选的催化材料中，过渡金属磷化物，特别是Co基磷化物，由于其丰富的资源、低成本、合适的电子结构和化学稳定性，引起了人们的极大兴趣。然而，它们的进一步应用主要受到电导率的限制和活性位点的缺乏。
[0005]为了提高磷化Co的析氢活性，常见的方法有掺杂非金属，设计双金属磷化物，与碳基材料复合等策略，进而增加反应的活性位点，提高其催化活性，常见的有C掺杂、N掺杂、S掺杂等。但是掺杂的量的控制以及形貌的保持问题仍待解决，这些问题可能导致掺杂后的材料活性位点减少，催化析氢反应活性降低。金属有机框架因为其多孔，比表面积大，各元素均匀有序分布等特点可作为牺牲模板得到多层片状材料，为催化剂材料提供更大的接触面积，暴露更多的活性位点。
[0006]因此，将磷化物与金属有机框架衍生的多层片状材料结合制备得到一种能够有效提高析氢催化活性的催化剂材料具有重要意义。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的提供是一种FeNiP空心材料及其制备方法和应用，克服了现有技术制备的电解水阴极催化剂材料形貌难以控制，产量低，制备成本高等问题。该制备方法操作简单，制备得到的催化剂材料形貌均匀并且可控，活性位点数量较多。并且能很好的应用于电解水析氢反应阴极催化剂材料领域。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种FeNiP空心材料的制备方法，包括：
[0009](1)将铁盐、镍盐分别溶于溶剂中，超声分散，分别形成均一的镍盐溶液和铁盐溶液；
[0010](2)在溶剂存在下，先将MOFs超声溶解于溶剂中，再与所述混合溶液混合均匀后，回流，洗涤，真空干燥，得到前驱体粉末；
[0011](3)采用低温磷化煅烧法，将前驱体粉末在保护气下磷化处理，在保护气存在下煅烧得到FeNiP空心材料。
[0012]本专利技术还提供了一种FeNiP空心材料，该FeNiP空心材料根据上述的制备方法制得。
[0013]本专利技术进一步提供了一种如上述的FeNiP空心材料在HER电催化中的应用。
[0014]在上述技术方案中，本专利技术通过低温磷化煅烧法得到FeNiP空心材料，该方法操作便捷，制得的FeNiP空心材料以ZIF
‑
67作为牺牲模板与铁盐溶液和镍盐溶液进行结合形成FeNi中空材料，再通过低温磷化煅烧法使P原子进行掺杂得到FeNiP空心材料，很好的继承了ZIF
‑
67多孔，比表面积大等优点，并且表现出优异的电化学催化析氢性能。
[0015]本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0016]附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0017]图1a，b是实施例1制得的FeNiP空心材料的扫描图(SEM图)；
[0018]图2a，b是实施例1制得的FeNiP空心材料的透射图(TEM图)；
[0019]图3是实施例4制得的FeNiP空心材料的透射图(TEM图)；
[0020]图4是实施例1制得的FeNiP空心材料的XRD谱图；
[0021]图5是实施例1
‑
4制得的FeNiP空心材料的HER性能的LSV曲线。
具体实施方式
[0022]以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0023]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0024]本专利技术第一方面提供了一种制备FeNiP空心材料的方法，包括：
[0025](1)将铁盐、镍盐分别溶于溶剂中，超声分散，分别形成均一的镍盐溶液和铁盐溶液；
[0026](2)在溶剂存在下，先将MOFs超声溶解于溶剂中，再与所述混合溶液混合均匀后，回流，洗涤，真空干燥，得到前驱体粉末；
[0027](3)采用低温磷化煅烧法，将前驱体粉末在保护气下磷化处理，在保护气存在下煅烧得到FeNiP空心材料。
[0028]在本专利技术中，铁盐和镍盐的种类可以在宽的范围内选择，但是为了使得MOFs可以与金属盐溶液更迅速地混合，优选地，在步骤(1)中，所述铁盐为硝酸铁、氯化铁和硫酸铁中的至少一者，优选为硝酸铁；更为优选地，所述镍盐为硝酸镍、氯化镍和硫酸镍中的至少一者，优选为硝酸镍。
[0029]在本专利技术中，铁盐溶液和镍盐溶液的浓度和用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得MOFs可以与金属盐溶液更迅速地混合，优选地，在步骤(1)中，所述铁盐溶液以三价铁离子计浓度为0.01mol/L，所述镍盐溶液以镍离子计浓度为0.045mol/L；更为优选地，相
对于50mgMOFs，所述镍盐溶液的用量为5
‑
15mL，所述铁盐溶液的用量为0.05
‑
3.0mL。
[0030]在本专利技术中，溶剂的种类可以在宽的范围内选择，但是为了使得MOFs可以与金属盐溶液更迅速地混合，优选地，在步骤(1)、(2)中，所述溶剂为去离子水、乙醇和甲醇中的至少一者；更为优选地，所述溶剂为乙醇。
[0031]在本专利技术中，MOFs的种类可以在宽的范围内选择，但是为了使得MOFs可以与金属盐溶液更迅速地混合，优选地，在步骤(2)中，所述MOFs使用2
‑
甲基咪唑作为配体；更为优选地，所述MOFs为ZIF
‑
67。
[0032]在本专利技术中，回流的条件可以在宽的范围内选择，但是为了使得制备得到的FeNiP空心材料具有更高的析氢催化活性，优选地，在步骤(2)中，所述回流包括：回流温度为50
‑
100℃，回流时间为0.2
‑
2h；更为优选地，所述回流温度为70
‑
80℃，回流时间为0.5
‑
1.5h。
[0033本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种制备FeNiP空心材料的方法，其特征在于，包括：(1)将铁盐、镍盐分别溶于溶剂中，超声分散，分别形成均一的镍盐溶液和铁盐溶液；(2)在溶剂存在下，先将MOFs超声溶解于溶剂中，再与所述混合溶液混合均匀后，回流，洗涤，真空干燥，得到前驱体粉末；(3)采用低温磷化煅烧法，将前驱体粉末在保护气下磷化处理，在保护气存在下煅烧得到FeNiP空心材料。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述铁盐为硝酸铁、氯化铁和硫酸铁中的至少一者，优选为硝酸铁；优选地，所述镍盐为硝酸镍、氯化镍和硫酸镍中的至少一者，优选为硝酸镍。3.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述铁盐溶液以三价铁离子计浓度为0.01mol/L，所述镍盐溶液以镍离子计浓度为0.045mol/L；优选地，相对于50mgMOFs，所述镍盐溶液的用量为5
‑
15mL，所述铁盐溶液的用量为0.05
‑
3.0mL。4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)、(2)中，所述溶剂为去离子水、乙醇和甲醇中的至少一者；优选地，所述溶剂为乙醇。5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述MOFs使用2
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甲基咪唑作为配体；优选地，所述MOFs为ZIF
【专利技术属性】
技术研发人员：耿保友，王婷娟，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：
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