[发明专利]一种组成可控的镍基磷化物的制备方法

说明书

本发明公开了一种组成可控的镍基磷化物的制备方法，其是以Ni(H₂PO₂)₂·6H₂O为原料通过一步溶剂热法制备获得，且通过控制溶剂热溶液的组成，可选择性的合成Ni单质、Ni₁₂P₅/Ni₂P、Ni₂P/Ni、Ni₁₂P₅和Ni₂P，其中Ni₂P在可见光下负载于g‑C₃N₄上时表现出高效的光催化产氢活性。本发明采用一步溶剂热法对这些样品进行选择合成，制备工艺简单、原料廉价易得，克服了传统合成条件的苛刻、反应物的昂贵和具有毒性等缺点，具有推广应用前景。

技术领域

本发明属于微纳米材料制备技术领域，具体涉及一种微米级镍基磷化物材料的制备方法。

背景技术

化石燃料的发现与应用在极大程度上促进了人类科学以及社会文明的发展与进步，但是其在为人类带来便利的同时随之而来的也产生了一系列的环境污染等不良后果。为了可持续发展的实现，人类必须积极寻找可再生的绿色能源。此时，氢能作为一种新型的绿色能源被科学家推上台面，同时也被视为最具潜力的新型能源。但是在光解水产氢当中，传统贵金属助催化剂的高昂价格和稀缺性严重阻碍了其在实际生产当中的应用，因此急需开发廉价稳定且具有较高活性的助催化剂。

过渡金属材料因其可调的结构组成、较高的活性和廉价的价格受到了广泛的关注，在能源转化和储存领域的应用也越来越广泛。上世纪90年代中期以来，发现部分过渡金属磷化物MoP、WP、CoP和Ni₂P等都具有良好的加氢脱硫和加氢脱氮活性和稳定性，有望取代双金属硫化物成为新一代加氢精制催化剂(Journal of Catalysis,2003,216:343)。在这些金属磷化物当中，又以Ni基磷化物的综合性能最佳(Journal of Catalysis,2008,258:393)，如Ni₂P在催化加氢(Nano Taday,2012,7:21)、肼分解(Applied Catalysis A,2010,385:232)、对硝基苯还原(CN103566956A)以及加氢脱氧(Journal of Catalysis,2012,290:1)等反应中都显示出优良的催化性能。

已报道的镍基磷化物的制备方法有高温煅烧法、水热法和溶剂热法。如：1)、中国专利CN101376108A公开的磷化镍催化剂的合成方法，是将磷和镍的化合物制备成溶液并80℃-120℃干燥后，再400-600℃焙烧2-4小时。该方法反应温度较高、过程复杂条件苛刻。2)文献(Journal of Solid State Chemistry 149,88 91(2000))公开的磷化镍的合成方法，是以黄磷为P源，140℃下水热反应12h。该方法中黄磷具有毒性，生产过程当中易产生危险。3)文献(Journal of Catalysis 263(2009)1–3)公开的磷化镍的合成方法，是将9.70gNiCl₂·6H₂O和6.43g NaH₂PO₂溶解在40mL去离子水当中，80℃蒸发脱水干燥8h，再置于流动氩气氛围中300℃煅烧0.5h。该方法反应温度较高，制备过程复杂。4)文献(J.Cryst.Growth,2003,252:297-301)公开的磷化镍的合成方法，是将NiCl₂·6H₂O、红磷、表面活性剂聚丙烯酰胺混合后放入高压釜中，用乙二胺作为溶剂，180℃反应20个小时。文献(Ceramics International 36(2010)1155–1158)公开的磷化镍的合成方法，是将0.21mol NiCl₂·6H₂O和0.021mol红磷放入高压釜中，用蒸馏水作为溶剂，200℃反应24个小时。但是上述两种方法中红磷过量十倍，过量的红磷会残留在产品中，影响产品纯度。