[发明专利]一种硼掺杂纳米g-C3N4包覆纳米Co的电催化产氢材料及其制法

说明书

本发明涉及电催化产氢材料技术领域，且公开了一种硼掺杂纳米g‑C3N4包覆纳米Co的电催化产氢材料，包括以下配方原料及组分：凹凸棒石、硅烷偶联剂、三聚氰胺、三聚氯氰、Co(NO₃)₃、硼酸三异丙酯。该一种硼掺杂纳米g‑C₃N₄包覆纳米Co的电催化产氢材料，3‑缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷接枝改性凹凸棒石，使三聚氰胺均匀的负载到凹凸棒石的表面，三聚氯氰调节碳氮比，硼酸三异丙酯作为硼源，通过水热合成法和热裂解法，制备出具有发达的比表面积和孔隙结构的硼掺杂纳米g‑C₃N₄纳米片，增大了纳米g‑C₃N₄的比表面积和导电性，纳米g‑C₃N₄均匀地分散和附着在凹凸棒石的表面，缓解了g‑C₃N₄团聚，Co纳米颗粒在纳米g‑C₃N₄的包覆下，避免了与电解液的直接接触而溶解。

技术领域

本发明涉及电催化产氢材料技术领域，具体为一种硼掺杂纳米g-C3N4包覆纳米Co的电催化产氢材料及其制法。

背景技术

随着化石燃料储量的日益减少，以及燃烧化石能源带来的环境污染问题日益严峻，开发绿色高效的能源成为当务之急，氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，氢能具有燃烧性能好、燃烧热值高、燃烧产物是水无污染等优点，是一种资源丰富，可持续发展的高效清洁能源，氢能在氢动力汽车、氢能发电、磷酸盐型燃料电池、固体氧化物电池等方面具有广泛的应用。

目前工业制取氢气的方法主要有水煤气转化法、烃类裂解法、烃类蒸气转化法等方法，水电解制氢是一种非常具有潜力的制取氢气方法，是向电解液中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气，电解水制氢法中最为关键的是电极催化材料，目前的电解水产氢催化剂主要有铂、钌等贵金属催化剂，但是其产量稀少，价格昂贵，限制了贵金属催化剂的商业化广泛应用。

Fe、Co、Ni等过渡金属是目前最具有发展前景的电催化产氢催化材料，但是过渡金属催化剂的催化活性不尽如人意，并且在电解液中很容易被腐蚀，或者直接与电解质发生反应，使催化剂基体损耗甚至分解，石墨相氮化碳g-C₃N₄具有结构稳定、导电性能等诸多优点，在光、电、催化等领域具有广泛的研究和应用，但是纳米g-C₃N₄在电解液中很容易发生聚集和结块的现象，大大降低了其活性位点。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种硼掺杂纳米g-C₃N₄包覆纳米Co的电催化产氢材料及其制法，解决了聚氨酯涂料的电磁屏蔽和吸波性能不高的问题，同时解决了碳系和铁系吸波材料在聚氨酯中的分散性和相容性较差的问题(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种硼掺杂纳米g-C₃N₄包覆纳米Co的电催化产氢材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：14-18份凹凸棒石、11-15份硅烷偶联剂、33-48份三聚氰胺、22-26份三聚氯氰、4-8份Co(NO₃)₃、1-3份硼酸三异丙酯。

优选的，所述硅烷偶联剂为3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷。

优选的，所述硼掺杂纳米g-C₃N₄包覆纳米Co的电催化产氢材料制备方法包括以下步骤：