[发明专利]一种片状Co2

说明书

本发明公开了一种片状Co₂P‑碳布复合材料的合成方法，包括以下步骤：一、水热法合成Co(OH)(CO₃)_0.5·xH₂O/CC化合物；二、磷化过程。本发明通过简易的方法使片状Co₂P成功生长在碳布上（Co₂P‑CC），其在所有PH值下对析氢反应均有较高的电催化活性，电化学测量结果表明，片状Co₂P‑CC表现出优异的析氢活性，其在电流密度为10 mA cm^‑2时电位为103 mV，塔菲尔斜率为80 mV decade^‑1。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种片状Co₂P-碳布复合材料的合成方法及其应用。

背景技术

近年来，由于其环保，清洁及成本低廉，电解水制氢技术受到了极大的关注。目前，科研工作者已经开展了大量工作来开发基于过渡金属磷化物的高效电催化剂，如Ni₂P，Co₂P和Rh₂P等。在众多过渡金属磷化物电催化剂中，Co₂P由于其优异的催化活性和良好的导电性，被认为是一种有前途的电解水制氢材料。然而，Co₂P电催化剂的合成仍然存在许多挑战，包括低电化学稳定性，低交换电流和高过电势等等。

碳布（CC）作为一种优良导电基底，由于其三维网络结构，良好的化学稳定性和价格低廉而备受关注。其三维网络结构不仅可以为物质提供更多的生长位点，而且可以在析氢反应过程中提供更多的电荷转移途径。因此，在碳布上生长Co₂P是增强电催化析氢反应活性的有效策略。

发明内容

针对现有Co₂P电催化剂的合成方法的不足，本发明提供一种制备简单、电催化活性高、稳定性好的片状Co₂P-碳布复合材料的合成方法，并将其应用于电催化析氢反应。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种片状Co₂P-碳布复合材料的合成方法，包括以下步骤：

一、水热法合成Co(OH)(CO₃)_0.5·xH₂O/CC化合物：将CoCl₂和尿素溶解在去离子水中，然后将上述溶液转移到聚四氟乙烯高压釜中，添加CoCl₂和尿素，将一片处理过后的碳布放入上述溶液中，将高压釜密封并在120℃下保持12小时；待高压釜自然冷却后，将产物在去离子水和乙醇中洗涤，然后在60℃下真空干燥24小时，得中间产物Co(OH)(CO₃)_0.5·xH₂O/CC；

二、磷化过程：在管式炉中进行，将NaH₂PO₂和中间产物分别置于两个瓷舟中，将盛有NaH₂PO₂的瓷舟放置在Co(OH)(CO₃)_0.5·xH₂O/CC瓷舟的前侧，管式炉在N₂氛围下以2℃min^-1的加热速率加热至450℃并保持3小时，得到片状Co₂P-碳布复合材料。

进一步地，步骤一中所述碳布的处理方法为在甲醇，乙醇和去离子水中分别超声处理清洁30分钟。

进一步地，步骤二中NaH₂PO₂和中间产物按照P和Co的摩尔比为5:1配比。

所述片状Co₂P-碳布复合材料在电催化析氢反应中的应用。