[发明专利]一种氮掺杂碳负载双尺度过渡金属磷化物及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种氮掺杂碳负载双尺度过渡金属磷化物的制备方法，包括如下步骤：

(1)由含氮和碳的络合剂与第一批次钴盐溶液制备含氮和碳的钴络合物；

(2)由步骤(1)所述含氮和碳的钴络合物、第二批次钴盐与铝盐的混合溶液制备钴络合物的阴离子插层水滑石；

(3)由步骤(2)所述钴络合物的阴离子插层水滑石与红磷制备氮掺杂碳负载双尺度过渡金属磷化物纳米颗粒；

所述氮掺杂碳负载双尺度过渡金属磷化物为双尺度纳米颗粒结构，其中在水滑石的层板和层间同时引入钴源，氮掺杂碳上负载大小两种尺寸的CoP/CoP₂颗粒，其中大尺寸颗粒的粒径为90±10nm，小尺寸颗粒的粒径为4–6nm的量子点。

2.根据权利要求1所述制备方法，其中，所述含氮和碳的络合剂可选自环己烷二胺四乙酸(CyDTA)、三乙基四胺六乙酸(TTHA)、乙二胺四丙酸(EDTP)、酞菁、卟啉中的一种或者两种。

3.根据权利要求1所述制备方法，其中，所述络合物中钴盐和络合剂之间的摩尔比例为1:3–3:3。

4.根据权利要求1所述制备方法，其中，所述络合剂为EDTA二钠，相应形成的金属络合物的阴离子插层水滑石为CoEDTA^2–阴离子插层水滑石。

5.一种氮掺杂碳负载双尺度过渡金属磷化物的制备方法，包括如下步骤：

(1)将一定量的钴盐溶液在惰性气氛保护下加入到含氮和碳的络合剂溶液中，同时用NaOH溶液控制pH值在3–7之间，再将一定量的钴盐和铝盐混合溶液，缓慢滴入上述溶液中，并保持pH＝3–7，待混合盐溶液滴完后，调pH值至8–12，置于高温高压环境下晶化反应，水和乙醇离心洗涤，干燥得到CoEDTA^2–阴离子插层钴铝水滑石；

(2)将步骤(1)中得到的阴离子插层钴铝水滑石前体与红磷以一定比例置于惰性气氛炉中高温焙烧，最终得到氮掺杂碳负载双尺度过渡金属磷化物纳米颗粒；

所述氮掺杂碳负载双尺度过渡金属磷化物为双尺度纳米颗粒结构，其中在水滑石的层板和层间同时引入钴源，氮掺杂碳上负载大小两种尺寸的CoP/CoP₂颗粒，其中大尺寸颗粒的粒径为90±10nm，小尺寸颗粒的粒径为4–6nm的量子点。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其中所述高温高压环境下晶化在100–180℃进行；晶化时间为12–24h。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其中所述高温高压环境下晶化在120–150℃进行；晶化时间为15–24h。

8.权利要求1–4任一项或者权利要求5–7任一项所述方法制备得到的氮掺杂碳负载双尺度过渡金属磷化物，这种磷化物为氢氧化钠类水滑石结构，在水滑石的层板和层间同时引入钴源，焙烧磷化后得到颗粒尺寸较小的CoP/CoP₂和极小的量子点CoP/CoP₂，层板焙烧生成的Al₂O₃和层间物质焙烧引入的碳源形成了双重限域效应。

9.权利要求1–4任一项或者权利要求5–7任一项所述方法制备得到的氮掺杂碳负载双尺度过渡金属磷化物作为电催化剂材料在析氧反应中的应用。