[发明专利]一种功能化过渡金属磷化物-氧化物复合纳米材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种功能化过渡金属磷化物-氧化物复合纳米材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)将一定量的低温磷化的过渡金属盐，用去离子水溶解，配成一定浓度的盐溶液，然后量取一定体积的上述溶液置于电解池中；再按一定摩尔比称取高温磷化的过渡金属盐加入上述溶液中，磁力搅拌使其完全溶解制得混合电解液，剪取一定面积的经前处理的Ti片或者碳布等导电基底作为工作电极，以碳棒或Pt片作为对电极，银/氯化银(Ag/AgCl)作为参比电极，在一定电位下电沉积一定时间制得多元金属氢氧化物纳米材料前驱体材料；

2)然后，将步骤1)所得前驱体材料置于马弗炉中，于一定温度下煅烧处理一定时间，制得多元金属氧化物复合纳米材料；

3)再将步骤2)所得的金属氧化物纳米材料置于双温区管式炉中，以次磷酸钠或者红磷为磷源，于一定温度下进行磷化处理一定时间，得到同时含有磷化物-氧化物复合纳米材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述低温磷化的过渡金属盐选自Fe、Co、Ni及Cu的硝酸盐、硫酸盐或者氯化盐中的一种或两种，所配盐溶液的浓度为0.005-1.0mol/L；

所述高温磷化的过渡金属盐为含铟的硝酸盐、硫酸盐或氯化盐或者含Mo的钼酸盐和氯化盐中的一种或两种；其中，低温磷化过渡金属盐与高温磷化过渡金属盐的摩尔比为50：1～1：5之间。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述导电基底包括Ti片、碳布、铁片、钼片、镍泡沫及铜片中的一种或多种，其前处理涉及两种工艺：

第一种工艺：首先，将导电基底中Ti片、铁片、钼片及铜片用粗砂纸进行打磨数次，然后用去离子水和乙醇依次超声洗涤0.5～2h，干燥备用；

第二种工艺：将碳布和泡沫镍等依次用丙酮、去离子水和乙醇超声洗涤0.5～2h，干燥备用；

所述电沉积电极电位范围为-0.6～-1.5V vs.RHE，电沉积时间在0.25～60min。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述煅烧温度为100～500℃，升温速率为0.5～10℃/min，煅烧时间为0.5～5h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述双温区管式炉中磷化温度为250～400℃，升温速率为0.2～10℃/min，磷化时间为0.25～5h，以次磷酸钠和红磷中的一种或两种为磷源，质量为0.5～2g范围内。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：还包括步骤4)，以步骤3)所得的磷化物-氧化物复合纳米材料作为工作电极，碳棒作为对电极，银离子电极(Ag/Ag⁺)为参比电极，以按一定重量比混合的已腈、离子液和水的混合液为电解液，在一定电极电位下(vs.Ag/Ag⁺)进行电催化还原CO₂性测试。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤4)中，所述电解液组成中已腈为色谱纯或者除水已腈，离子液为1-丁基-3甲基咪六氟磷酸盐、1-丁基-3甲基咪四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪六氟磷酸盐及1-乙基-3-甲基咪四氟硼酸盐等中的一种或者两种。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所用混合电解液中已腈、离子液和水的混合液的重量百分含量比为0～100％：0～100％：0～100％；所述电解液组成中已腈为色谱纯或者除水已腈，离子液为1-丁基-3甲基咪六氟磷酸盐，1-丁基-3甲基咪四氟硼酸盐，1-乙基-3-甲基咪六氟磷酸盐及1-乙基-3-甲基咪四氟硼酸盐等中的一种或者两种；

所述Ag/Ag⁺电极由硝酸银、四丁基高氯酸铵及已腈组成，其摩尔比为1～20：1～20：0.5～10，所施加的电极电位范围为-0.3～-3.0V vs.Ag/Ag⁺，所述电解时间在0.25～3h之间。