[发明专利]MnCo2

说明书

本发明公开了一种具有异质界面的MnCo₂O₄@Ni₂P/NF双功能全解水催化剂。本发明先通过溶剂热法和高温煅烧制备泡沫镍负载的MnCo₂O₄/NF纳米线阵列前驱体，进一步在水热条件下以前驱体为模板在其上包覆Ni₂(OH)₂纳米片，形成MnCo₂O₄@Ni₂(OH)₂/NF复合结构前驱体。最后经过高温原位磷化，制备出具有异质界面的MnCo₂O₄@Ni₂P/NF全解水催化剂。其中，原位生长在泡沫镍载体上的催化剂具有更多的催化活性位点和更好的稳定性，同时Ni₂P向MnCo₂O₄的电荷转移可有效抑制由结构中的Mn³⁺引发的姜‑泰勒畸变，并且可以提高材料导电性，进而协同提升材料的OER和HER性能。本发明制备的催化剂具有优良的双功能全解水性能，可应用于电解水。

技术领域

本发明涉及一种具有异质界面的MnCo₂O₄@Ni₂P/NF双功能全解水催化剂及其制备方法与应用，属于电解水催化剂技术领域。

背景技术

随着当今世界化石燃料消耗造成的能源危机以及日益加重的环境污染问题，寻找高效、清洁以及可持续能源成为了重点。氢气作为一种可再生、经济有效的清洁能源被人们开发出来。电解水作为制氢方法中一种高效、可持续的方法得到了人们的广泛关注。然而由于析氧反应（OER）缓慢的动力学导致了电解水制氢需要很大的过电势驱动。目前，贵金属类催化剂IrO₂，RuO₂以及Pt被认为是在碱性环境中析氧反应的高效催化剂。然而，这些贵金属元素在地球上的稀缺性以及开发成本高，严重阻碍了它们在实际生产生活中的应用。因此，开发高效的非贵金属类电解水催化剂意义重大。元素周期表的第一排过渡元素因为内部多价态之间的协同作用、丰富的电化学氧化还原反应以及在高阳极电位下碱性溶液中的优异循环性能而备受关注。

在这之中，基于钴基尖晶石结构类催化剂MCo₂O₄（M = Ni、Zn、Mn或Cu）表现出优异的OER催化性能，可作为潜在的非贵金属OER催化剂。然而研究发现，仅管Mn³⁺已经被证实是OER的活性位点，但同时Mn³⁺占据尖晶石结构中晶格的八面体中心并产生姜-泰勒畸变，使得MnCo₂O₄表现出OER催化性能的降低，为了提高MnCo₂O₄的OER催化性能，抑制姜-泰勒畸变是一个有效的解决方案。

发明内容

本发明目的在于提供一种具有异质界面的MnCo₂O₄@Ni₂P/NF双功能全解水催化剂及其制备方法与应用，以提高非贵金属催化剂在电解水技术领域的应用性。

本发明的实现过程如下：