【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电解水析氢的，具体涉及一种泡沫镍负载型co基催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、目前来说，氢能主要的制备方法有燃气重整、煤气化、光解水及电解水等。其中，电解水具有清洁环保、能源利用率高、灵活性好、适用性广、安全性高等优势，已经成为了目前主要的研究方向之一，制备高效催化的电解水析氢反应催化剂是非常必要的。目前仅从催化效率角度而言，贵金属pt基催化剂有着非常高的电解水效率，但是pt的产量非常低且价格昂贵。目前，开发可替代型、价格低廉的新型催化材料成为电解水研究的重要方向之一。
2、钴是过渡金属之一，其在高温下能够保持较高的强度，并且具有较低的导热性和导电性以及较强的铁磁性，价格更为低廉，因此co基催化剂是电解水析氢催化剂中的一个重要体系，被认为是pt基催化剂的替代物。近年来，越来越多具有优异析氢活性和稳定性的co基电催化剂被广泛研究。专利cn 108479791b以硝酸钴、硝酸镍、钼酸铵和模板剂f127四种物质为前驱体通过研磨混合后加热的方法制备co/ni-moo2催化剂。所制备钴基催化剂在成本较低的同时，具有较高的催化活性，在碱性溶液体系中表现出优异的电化学析氢性能。
3、目前，为了进一步提升co基催化剂电解水析氢性能，研究主要集中在构筑合金体系、增强金属载体相互作用、助剂改性以及构筑异质结等方面。其中，制备方法也有所不同，水热法、浸渍法、焙烧法以及电(光)沉积法等。其中，电沉积法可以使得活性组分全部保留在载体表面，提高活性组分的利用率，得到的催化剂活性金属组分颗粒尺寸分布比较均匀。此外
4、但co基电解水析氢催化剂的稳定性、长周期使用，特别是在大电流下的稳定性仍然有待提高。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种泡沫镍负载型co基催化剂及其制备方法和应用，该催化剂提高了电解水析氢催化剂的本征催化活性；其稳定性能较高，且可以在长周期反应中保持较高的活性。
2、本专利技术提供了一种泡沫镍负载型co基催化剂，包括泡沫镍载体和负载于所述泡沫镍载体上的活性组分和助剂；
3、所述活性组分包括co的磷化物；
4、所述助剂为mo2n。
5、优选地，所述泡沫镍载体上活性组分的负载量为0.05～10wt％；
6、所述泡沫镍载体上助剂的负载量为0.05～20wt％。
7、优选地，所述co的磷化物为磷化钴(简写为cop)。
8、优选地，助剂负载在所述泡沫镍载体上，活性组分生长在所述助剂上。
9、本专利技术提供了一种上述技术方案所述泡沫镍负载型co基催化剂的制备方法，包括以下步骤：
10、步骤s1:将金属mo的前驱体、泡沫镍、晶面调控剂和溶剂混合后，进行水热反应，得到泡沫镍负载moox催化剂；
11、步骤s2:将所述泡沫镍负载moox催化剂在氮源的存在下进行氮化处理，得到泡沫镍负载mo2n纳米片催化剂；
12、步骤s3:将所述泡沫镍负载mo2n纳米片催化剂、活性组分的前驱体、磷源和溶剂混合并进行电沉积后干燥，得到泡沫镍负载型co基催化剂。
13、优选地，所述金属mo的前驱体选自钼酸铵、钼酸钠、三氯化钼、五氯化钼和异丙醇钼中的至少一种；
14、所述晶面调控剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种；
15、所述步骤s1、s2中溶剂独立地选自水、乙醇、苯、甲苯和n,n-二甲基甲酰胺中的至少一种；
16、所述氮源选自尿素、氨气、三聚氰胺、双氰胺和碳酸铵中的至少一种；
17、所述活性组分的前驱体选自六水合硝酸钴、硫酸钴和乙酰丙酮钴中的至少一种；
18、所述磷源选自磷酸、三聚磷酸钠、磷酸氢钙、三氯化磷、五硫化二磷、次磷酸钠、磷酸三钠和磷酸氢钠中的至少一种。
19、优选地，所述金属mo的前驱体中的mo元素与晶面调控剂的摩尔比为(0.1～100):1。
20、优选地，所述步骤s1中水热反应的温度为60～220℃，时间为1～48h；
21、所述步骤s2中氮化处理的温度为300～800℃，时间为1～10h；
22、所述步骤s3中电沉积的温度为20～60℃，时间为600～7200s，电压范围为-2～2v；
23、所述步骤s3中干燥的温度为40～120℃，时间为1～48h；
24、优选地，所述水热反应后还包括洗涤和干燥；
25、所述干燥的温度为40～120℃，时间为1～48h。
26、本专利技术提供了一种上述技术方案所述泡沫镍负载型co基催化剂在电解水析氢中的应用。
27、本专利技术提供了一种泡沫镍负载型co基催化剂，包括泡沫镍载体和负载于所述泡沫镍载体上的活性组分和助剂；所述活性组分包括co的磷化物；所述助剂为mo2n。本专利技术通过采用泡沫镍作为载体基底，与上述活性组分搭配，可在提高催化剂电子传输性能的同时，为后续的活性组分和助剂提供支撑，并减少co、mo用量，提高催化剂的电解水能力，并降低成本。同时，引入廉价易得且无毒无害的mo2n，通过与钴的磷化物搭建异质结，可以调整电子结构，从而促进关键中间体的吸附-解吸能力，增强电子传输能力，提高电化学分解水的活性。实验结果表明，本专利技术提供的泡沫镍负载型co基催化剂在1mol/l的koh水溶液环境中，进行碱性电解水析氢反应，其在10ma·cm-2电流密度下，过电位仅为51mv，接近于商业pt/c催化剂(31mv)。采用计时电流法，设置恒电压为0.978v，对泡沫镍负载型co基催化剂进行碱性电解水的恒电压计时电流法稳定性测试，发现经过6h后仍保持稳定。因此本专利技术提供的泡沫镍负载型co基催化剂具有实际工业生产意义。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种泡沫镍负载型Co基催化剂，其特征在于，包括泡沫镍载体和负载于所述泡沫镍载体上的活性组分和助剂；
2.根据权利要求1所述的泡沫镍负载型Co基催化剂，其特征在于，所述泡沫镍载体上活性组分的负载量为0.05～10wt％；
3.根据权利要求1所述的泡沫镍负载型Co基催化剂，其特征在于，所述Co的磷化物为磷化钴。
4.根据权利要求1所述的泡沫镍负载型Co基催化剂，其特征在于，助剂负载在所述泡沫镍载体上，活性组分生长在所述助剂上。
5.一种权利要求1～4任一项所述泡沫镍负载型Co基催化剂的制备方法，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述金属Mo的前驱体选自钼酸铵、钼酸钠、三氯化钼、五氯化钼或异丙醇钼中的至少一种；
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述金属Mo的前驱体中的Mo元素与晶面调控剂的摩尔比为(0.1～100):1。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中水热反应的温度为60～220℃，时间为1～48h；
9.根据权利要
10.一种权利要求1～4任一项所述泡沫镍负载型Co基催化剂在电解水析氢中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种泡沫镍负载型co基催化剂，其特征在于，包括泡沫镍载体和负载于所述泡沫镍载体上的活性组分和助剂；
2.根据权利要求1所述的泡沫镍负载型co基催化剂，其特征在于，所述泡沫镍载体上活性组分的负载量为0.05～10wt％；
3.根据权利要求1所述的泡沫镍负载型co基催化剂，其特征在于，所述co的磷化物为磷化钴。
4.根据权利要求1所述的泡沫镍负载型co基催化剂，其特征在于，助剂负载在所述泡沫镍载体上，活性组分生长在所述助剂上。
5.一种权利要求1～4任一项所述泡沫镍负载型co基催化剂的制备方法，包括以下步骤：
...
【专利技术属性】
技术研发人员：李宇明，王雅君，刘红宇，李永峰，徐春明，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。