[发明专利]一种碳-钴钼双金属磷化物复合材料及其制备方法

说明书

一种碳‑钴钼双金属磷化物复合材料及其制备方法，该复合材料由具有十二面体结构的碳骨架以及均匀镶嵌于其中的MoP、CoP、以及CoMoP₂纳米颗粒组成。其中十二面体结构碳骨架的有效保持，纳米双金属磷化物颗粒均匀镶嵌于碳基体中，不仅可以防止纳米颗粒的团聚与脱落，增强催化剂的稳定性，还可以发挥碳基体的高导电性与纳米双金属磷化物颗粒之间的协同作用，进一步增强磷化物的催化活性；碳骨架可有效提高整体催化剂材料的导电性，从而进一步提高其催化性能；双金属磷化物各相之间的协同作用对于提高电化学催化性能具有重要的作用；纳米双金属磷化物均匀镶嵌于碳基体中，可以防止纳米颗粒的团聚与脱落，增强催化剂的稳定性，且该复合材料在碱性环境中也具有优异的电化学析氢性能。

技术领域

本发明涉及一种碳-钴钼双金属磷化物复合材料Co-Mo-P-C及其制备方法，以及该复合材料在电催化制氢技术领域的应用。

背景技术

催化制氢具有效率高、能耗低以及环境友好等优点，是极具应用前景的制氢技术。但是由于目前存在严重的阴极极化问题，大大增加了催化制氢技术的能耗，从而提高了制氢成本。Pt等贵金属以及它们的合金具有最好的电催化氢气析出性能，但是它们的成本高，难以大规模应用。发展高性能低成本的非贵金属催化剂对推动电催化制氢技术的应用具有重要意义。

过渡金属(Fe、Co、Ni、Mn)磷化物具有成本低廉，析氢催化活性优异以及制备方式多样等优点，近年得到迅速发展。但是目前所制备的金属磷化物在析氢过程中稳定性不好。

双金属磷化物由于不同元素之间的协同效应，有着比单金属磷化物更优异的性能，这使其成为了替代贵金属电催化剂的理想材料。Ting Zhang等(The Hybrids ofCobalt/Iron Phosphides Derived from Bimetal-Organic Frameworks as HighlyEfficient Electrocatalysts for Oxygen Evolution Reaction[J].ACS AppliedMaterialsInterfaces，2016，9(1)，1-6)合成钴铁金属有机化合物CoFe-MOFs，然后将干燥好的CoFe-MOFs与NaH₂PO₂在管式炉中反应制得双金属Co-Fe-P，利用同样方法合成的FeP₂、CoP做对比发现Co-Fe-P比FeP₂、CoP的活性都要好，证明了协同作用的存在使Co-Fe-P的活性增强。Hanfeng Liang等(.Plasma-Assisted Synthesis of NiCoP for EfficientOverall Water Splitting[J].Nano Letters，2016，16(12)：7718-7725)利用溶剂热法将镍钴氢氧化物前驱体生长在泡沫镍的表面，再利用等离子辅助的方法，将镍钴的氢氧化物转变成了NiCoP，合成的NiCoP在HER催化反应中展示了优异的活性。碱性介质中10mA·cm^-2时对应的过电势仅32mV，利用密度泛函理论计算发现，水分子在NiCoP(0001)晶面上的吸附比在Pt(111)晶面上的吸附更强烈，揭示了NiCoP在碱性环境中具有较好HER催化活性的原因。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳复合的双金属磷化物Co-Mo-P-C，该复合材料由具有十二面体结构的碳骨架以及均匀镶嵌于其中的MoP、CoP、以及CoMoP₂纳米颗粒组成。