[发明专利]一种过渡金属磷化物纳米线及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及过渡金属磷化物纳米材料领域，尤其涉及一种过渡金属磷化物纳米线及其制备方法与应用。

背景技术

随着能源问题和环境问题的日益突出，寻找一种可再生、环境友好的新型能源成为全球关注的焦点。氢能具有效率高、无污染等优点，因此一直被认为是最理想、最有潜力的能源载体，但是目前的制氢技术大多具有耗能高、效率低等缺点，这使得制氢成本非常高，因此目前还很难实现大规模商业应用。

目前，现有的制氢技术主要包括太阳能光电制氢、电解水制氢、重整生物质制氢、光生物制氢和光催化制氢等；其中的电解水制氢具有效率高、易形成产业化等优点，因此电解水制氢是目前研究最广泛、最有前景的制氢方式之一。

在现有的电解水制氢技术中，贵金属(例如：钻，钌、银等)是最有效的电解水制氢催化剂，但贵金属材料稀少、价格昂贵，因此发展一种环境友好、成本廉价、高效稳定的电解水制氢催化剂一直是本领域的研究重点。目前的研究发现：过渡金属磷化物具有良好的导热导电性能和热力学稳定性，因此过渡金属磷化物在电解水制氢方面方面的应用受到了广泛的关注，但是现有的过渡金属磷化物其电解水催化性能并不理想。

发明内容

针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种过渡金属磷化物纳米线及其制备方法与应用，不仅比现有过渡金属磷化物具有更好的电解水催化性能，而且制备工艺简单、快速高效、成本低廉、环保无污染，适合大规模工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种过渡金属磷化物纳米线，该过渡金属磷化物纳米线为均匀生长在基底上的三元Ni-Mo-P纳米线。优选地，所述的基底采用碳纤维布、泡沫镍或钛箔。

一种过渡金属磷化物纳米线的制备方法，包括以下步骤：

步骤A、将氯化镍和钼酸钠混合在一起，从而制得氯化镍浓度为0.5～2.0毫摩尔/升、钼酸钠浓度为0.5～2.0毫摩尔/升的前驱体混合溶液；

步骤B、将基底与所述的前驱体混合溶液一并转移到高压釜中，并在120～180℃下反应300～500分钟，从而在所述的基底上制得NiMoO₄纳米线；

步骤C、对所述的基底以及基底上的NiMoO₄纳米线进行干燥，然后按照所述的前驱体混合溶液:磷粉＝1:30的质量比，将基底连同NiMoO₄纳米线一起置于磷粉中，并在保护气体的保护下以450～600℃加热0.5～2小时，再冷却至室温，从而在基底上制得上述技术方案中所述的过渡金属磷化物纳米线。

优选地，所述的基底采用碳纤维布、泡沫镍或钛箔。

优选地，所述的将基底连同NiMoO₄纳米线一起置于磷粉中，并在保护气体的保护下以450～600℃加热0.5～2小时包括：将基底连同NiMoO₄纳米线一起置于盛有磷粉的瓷舟中，并将该瓷舟置于管式炉中，然后在保护气体的保护下以450～600℃加热0.5～2小时。

上述技术方案中所述的过渡金属磷化物纳米线在电化学分解水中的应用。

上述技术方案中所述的在基底上制得的过渡金属磷化物纳米线直接作为电化学分解水的工作电极。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的过渡金属磷化物纳米线是通过将水热法和高温磷化法有机结合使镍元素、钼元素和磷元素这三者掺杂在一起从而制成的三元Ni-Mo-P纳米线，该三元Ni-Mo-P纳米线在不同pH环境下均可表现出优异的比现有过渡金属磷化物更好的电解水催化性能，因此本发明不仅比现有过渡金属磷化物具有更好的电解水催化性能，而且制备工艺简单、快速高效、成本低廉、环保无污染，适合大规模工业化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明所使用的CFC、本发明实施例1的步骤b1中制得的以CFC为基底的NiMoO₄纳米线以及本发明实施例1最终制得的以CFC为基底的三元Ni-Mo-P纳米线的电镜扫描照片。

图2为采用能量色散光谱仪对本发明实施例1最终制得的以CFC为基底的三元Ni-Mo-P纳米线进行元素分析从而得到能谱图。