[发明专利]一种三维自支撑的Cu3

说明书

本发明公开了一种三维自支撑的Cu₃PNW@CoFeP复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将铜泡沫依次用盐酸、去离子水和酒精进行超声清洗；(2)将步骤(1)清洗过的铜泡沫放入NaOH和硫代硫酸钠中进行氧化处理；(3)将步骤(2)中得到的氢氧化铜纳米线阵列裁剪为工作电极，在硫酸亚铁和硝酸钴混合溶液中进行电化学沉积，得到氢氧化铜纳米线的复合材料；(4)将氢氧化铜纳米线的复合材料和次磷酸钠磷化处理，即得复合材料。本发明的三维自支撑的Cu₃PNW@CoFeP复合材料的制备方法通过金属离子掺杂的协同效应和纳米片与纳米线间活性部位的协同效应使其成为一种潜在的电催化全解水催化剂。

技术领域

本发明属于清洁可持续新型能源的制备应用领域，具体涉及到一种三维自支撑的Cu₃PNW@CoFeP复合材料的制备方法。

背景技术

随着经济社会的高速发展，能源作为人类社会发展的发动机人们对它的需求和依赖不断增加，尤其是进入21世纪以来随着不可再生的化石能源剧烈消耗，以及在这些化石能源的使用下造成的严重的环境问题成为制约着当前全球各国经济发展和生存环境关键因素。而氢气的高热值、可再生和无污染的特性一直以来都被认为是传统化石能源的的理想的替代者。在氢气的产生途径中电催化分解水被认为是最佳的产氢途经。作为传统贵金属电化学析氢、析氧催化剂虽然具备高效的催化活性，但是其制备成本的问题严重限制了电催化分解水大规模和实际生产应用中。

三维金属泡沫是一种典型的催化剂载体材料，由于其独特的结构、良好的整流效果广泛应用于电池，超级电容器和催化等能源领域。

过渡金属磷化物有较好的理化性能(较高的机械强度，导电性和化学稳定性，有更多配位不饱和金属表面原子数量)，和独特的催化、电子特性。其作为非贵金属化合物异质电催化剂用于全解水，其中磷和金属位点分别作为质子和氢化物受体，尤其对于磷化铁和磷化钴它们的氢吸附吉布斯自由能分别分布在理想吉布斯自由能值的两边，通过金属原子掺杂可以使得铁钴磷化物的氢吸附吉布斯自由能更接近理论最佳值。另外设计的片状的钴铁磷化物可以增大催化剂比表面积、及催化活性位点数量提高催化性能。

引入过渡金属磷化铜纳米线由于它出色的导电性和磷化铜与钴铁磷化物间不同活性部位协同效应共同改善催化剂的稳定性能，通过设计独特的三维自支撑结构可以显著增加催化剂的比表面积、活性部位数量，显著提高催化剂催化性能。

本发明针对现有技术的不足，提供一种三维自支撑的Cu₃PNW@CoFeP复合材料的制备方法。并应用于电化学分解水产氢领域。该三维自支撑的一种三维自支撑的Cu₃PNW@CoFeP 化合物具有独特结构、催化活性高、稳定性好等特性。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种三维自支撑的Cu₃PNW@CoFeP复合材料的制备方法。

本发明通过以下技术方案实现的：

一种三维自支撑的Cu₃PNW@CoFeP复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将铜泡沫依次用盐酸、去离子水和酒精进行超声清洗，室温干燥；

(2)将步骤(1)清洗过的铜泡沫放入NaOH和硫代硫酸钠中进行氧化处理，得到氢氧化铜纳米线；

(3)将步骤(2)中得到的氢氧化铜纳米线阵列裁剪为工作电极，在硫酸亚铁和硝酸钴混合溶液中进行电化学沉积，得到钴铁层状双金属氢氧化物纳米片包裹的氢氧化铜纳米线的复合材料；

(4)将步骤(3)中得到的氢氧化铜纳米线的复合材料和次磷酸钠分别放入管式炉中，加热进行磷化处理，即得到所述三维自支撑的Cu₃PNW@CoFeP复合材料。

优选的，所述步骤(1)中超声清洗的时间为15min，盐酸浓度为2～3mol/L。