[发明专利]一种Ni2

说明书

本发明公开了一种Ni₂P负载石墨烯泡沫结构催化剂的制备方法及其应用，包括如下步骤:S1.将镍泡沫浸泡在氧化石墨烯溶液中，在稀有气体饱和的环境中，使氧化石墨烯在镍泡沫表面负载生长，冷冻干燥后取出样品,得到单分散超小NiO负载石墨烯泡沫结构的催化剂；S2.将冷冻干燥后的样品进行磷化处理，得到单分散超小Ni₂P负载石墨烯泡沫结构的催化剂。将制备的催化剂在碱性、中性、酸性条件下，构成三电极体系用于氢析出、氧析出，或构成二电极体系用于全解水。本发明制备的单分散超小Ni₂P负载石墨烯泡沫上结构的催化剂在酸性，碱性，中性条件下都具有优秀的产氢产氧性能；同时具有良好的电化学稳定性。

技术领域

本发明涉及全PH全解水催化剂领域，具体涉及一种Ni₂P负载石墨烯泡沫结构催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

作为一种可持续，绿色，安全的氢燃料生产方法，电催化水分解成氢和氧已引起人们的广泛关注，，近年来，双功能电催化剂的发展逐渐成为人们关注的焦点，可以简化工艺，降低整体水分解的成本。然而，研究人员主要关注碱性介质，关于中性，酸性条件下双功能催化剂的报道很少。在实际应用中，在全PH条件下开发有效的双功能催化剂可提高生物相容性，这在环境和经济效益方面都具有深远的意义。

在实际应用当中，电解水装置需要有效地催化剂来提高催化效率。目前，Pt和Ru/Ir 氧化物传统上分别是HER和OER最有效的催化剂。然而，这些贵金属的低丰度和高成本限制了它们在大规模应用中的使用。为了长久的可持续发展，还是需要发展一些可替代的非贵金属催化剂。

廉价的过渡金属(Ni、Co、Fe、Mn、Zr等)由于良好的导电性和潜在的催化性能进入了大家的视线。为了实现非贵金属电子结构调节和稳定性的改进，在非贵金属催化剂设计中都会引入非金属元素，包括过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、过渡金属磷化物等。这些过渡金属催化剂成本低，高活性，并且能够在氧化条件下长期稳定存在，从而使整体电解水更具有实际可行性。

镍泡沫(Ni Foam)是一种廉价且性能良好的导电3D多孔材料，广泛用作电化学催化剂的基材。此外，直接在Ni Foam上生长电极催化剂有利于电解质的渗透和气泡的释放，这导致增强的催化活性。

还原氧化石墨烯(RGO)组分不仅起到有效支撑各种功能纳米粒子的作用，而且有时也有助于活性物质的正界面改性.此外，石墨烯纳米片是导电材料，可作为电子传输用集电器的微型分子。它们用作电极材料。因此，已经制备并研究了许多基于石墨烯的杂化材料，例如金属氧化物/还原氧化石墨烯，贵金属纳米晶体/还原氧化石墨烯，和金属磷化物/还原氧化石墨烯

过渡金属磷化物的物理化学性质与碳化物、硼化物、氮化物相类似，它具有良好的导热导电性、结构稳定、同时具有金属和陶瓷的特性，而且具有良好的热稳定性等。由于其独特的结构和性质，过渡金属磷化物在催化、储氢、生物医疗等领域都具有潜在的应用前景。比如Ni2P、MoP、WP等均具有较好的催化活性，在催化领域有着至关重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种Ni₂P负载石墨烯泡沫结构催化剂的制备方法及其应用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种单分散超小Ni₂P负载石墨烯泡沫结构的催化剂的制备方法，包括如下步骤:

S1.将镍泡沫浸泡在氧化石墨烯溶液中，在稀有气体饱和的环境中，使氧化石墨烯在镍泡沫表面负载生长，冷冻干燥后取出样品，得到单分散超小NiO负载石墨烯泡沫结构的催化剂；

S2.将冷冻干燥后的样品进行磷化处理，得到单分散超小Ni₂P负载石墨烯泡沫结构的催化剂。

优选的，在所述S1中，将镍泡沫浸泡在氧化石墨烯溶液中后，进行磁力搅拌以及水热处理。