[发明专利]一步还原法制备多孔三维核壳结构的NiCoP@NiCoPOx析氧催化剂的方法

说明书

本发明公开了一步还原法制备多孔三维核壳结构的NiCoP@NiCoPOx析氧催化剂的方法，具体过程为：在室温下，将NiCl₂和K₃Co(CN)₆以摩尔比1:1超声混合后静置制得氰胶前驱体，再在氰胶前驱体中加入等量或过量的NaBH₄/NaH₂PO₂共还原剂，搅拌使得氰胶前驱体与还原剂反应，还原反应后的产物经洗涤、离心、干燥即得多孔三维核壳结构的NiCoP@NiCoPOx析氧催化剂。本发明制备方法简单，生产成本较低，催化剂活性高，适合工业大规模生产，制得的NiCoP@NiCoPOx析氧催化剂对电化学析氧（OER）表现出优异的催化活性和稳定性。

技术领域

本发明属于电化学析氧（OER）催化剂的制备技术领域，具体涉及一种一步还原法制备多孔三维核壳结构的NiCoP@NiCoPOx析氧催化剂的方法。

背景技术

作为电解水的半反应，析氧反应（OER）是一个涉及四电子转移的反应（酸性介质中为2H₂O→4H⁺ + O₂ + 4e^-，碱性介质中为4OH^-→2H₂O + O₂ + 4e^-），由于其本身的动力学过程极其缓慢，严重影响电解水总效率。因此，设计和合成高效绿色电催化剂以降低过电位和提高整体转换效率具有重要意义。

目前有效的OER电催化剂主要集中在钌（Ru）和铱（Ir）基材料方面，然而Ru和Ir的的高价格和低储量大大影响了其商业化应用。非贵金属催化剂储量丰富，生产成本较低，催化活性较高，以其独特的物理和化学性质受到人们的广泛关注。最近，3d第VIII副族过渡金属基（如Fe、Co、Ni等）材料（TMM），特别是具有各种形貌的氧化物或（氧）氢氧化物，被认为是在中性或碱性条件下有望成为替代Ru和Ir的重要材料。

对于有效的OER催化剂，其实际有效的催化物质是其（氢）氧化物层。然而，氧化物层的不良固有电导率严重阻碍了氧析出过程中的电子传输。众所周知，金属类化合物，例如金属硫化物和磷化物，相较于它们的氧化物具有更强的导电性，可以用作活性氧化物质的电子传输载体。考虑到此，合成具有核壳结构的TMM/氧化物（TMM/OXs）被认为是一种可以促进OER催化活性，提高催化剂商业应用的有效手段。然而，目前文献所报道的制备核壳结构OER催化剂的方法往往需要进行多步后续处理，例如对生成的金属核进行进一步表面氧化或者对氧化物层进行导电碳包覆等，从而使实验过程复杂化。因此，探索一种合成过程简便、催化性能优越的三维核壳结构非贵金属催化剂的制备方法是一个亟需关注的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种工艺简单且条件温和的一步还原法制备多孔三维核壳结构的NiCoP@NiCoPOx析氧催化剂的方法，该方法制得的NiCoP@NiCoPOx析氧催化剂对电化学析氧（OER）表现出优异的催化活性和稳定性。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一步还原法制备多孔三维核壳结构的NiCoP@NiCoPOx析氧催化剂的方法，其特征在于具体过程为：在室温下，将NiCl₂和K₃Co(CN)₆以摩尔比1:1超声混合后静置制得氰胶前驱体，再在氰胶前驱体中加入等量或过量的NaBH₄/NaH₂PO₂共还原剂，搅拌使得氰胶前驱体与还原剂反应，还原反应后的产物经洗涤、离心、干燥即得多孔三维核壳结构的NiCoP@NiCoPOx析氧催化剂。

本发明所述的一步还原法制备多孔三维核壳结构的NiCoP@NiCoPOx析氧催化剂的方法，其特征在于具体步骤为：