[发明专利]NiCoP/C二维碳材料及其制备方法和在电化学中的应用

说明书

本发明公开了一种NiCoP/C二维碳材料的制备方法，包括：将钴源、镍源、交联剂和木质素磺酸钠混合后得到混合物，再将所述混合物的粉末于惰性气体保护下碳化，即得。该方法以木质素磺酸钠为碳源，植酸为催化剂，钴和镍为过渡金属制备出C、P共掺杂的层状二维碳材料。合成的NiCoP/C二维碳材料制备方法简单绿色，具有良好的稳定性、良好的导电性能。制得的NiCoP/C二维碳材料具有层状空间结构，有效的提高了材料的比表面积和性能，提高了电催化活性。

技术领域

本发明属于生物质炭材料领域，具体涉及一种NiCoP/C二维碳材料及其制备方法和在电化学中的应用。

背景技术

随着世界经济的快速发展，人口的不断增长，煤炭、石油等不可再生化石燃料资源的过度消耗，直接导致了环境污染、能源短缺，现代社会可持续发展面临严重危机等问题，近年来，石墨烯、碳纳米管等新型碳材料因其独特的物理化学性质在储能领域引起了广泛关注，它们具有高导电性、优异的化学稳定性、可调节的孔隙率、高比表面积和丰富的电活性位点。但是，这种碳材料依赖于化石燃料为基础的前体，使用耗能的合成工艺，对环境有害且成本高昂。生物质作为地球上最丰富的可再生资源之一，是碳材料的另一种前体，与化石燃料不同，生物质是一种植物或以植物为基础的物质，来源于大自然，通过二氧化碳和水进行光合作用来合成。生物质具有可持续性、可再生性和广泛的可用性。

木质素磺酸钠含碳量很高，其结构中含有大量的磺酸基、醇羟基、酚羟基和少量羰基，使得交联反应更容易发生，可以作为碳基材料的碳源，另一方面，因为结构中磺基的存在，在制备过渡金属硫化物/破复合纳米纤维的过程中，既可以作为碳源，又可以作为天然的硫源。为了提高电化学性能，就需要借助催化剂，植酸(PA)作为一种生物有机酸，广泛存在于豆类、谷物和油籽的植物组织中，PA分子中的六元环磷酸基团结构，具有很强的反应活性，可与金属离子进行有效的螯合，是一种具有高效作用力的交联剂。因此将PA与氯化钴氯化镍进行络合，与木质素磺酸钠进行结合，由于前驱体的可持续性和制备磷掺杂碳催化剂的方法简单，且反应条件适中，是一种绿色催化体系，有效地提高了了电化学效率。

发明内容

针对上述现有技术的问题，本发明提供一种NiCoP/C二维碳材料及其制备方法和在电化学中的应用，该NiCoP/C二维碳材料在电催化析氢方面具有良好的电催化活性。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种NiCoP/C二维碳材料的制备方法，包括如下步骤：

将钴源、镍源、交联剂和木质素磺酸钠混合后得到混合物，再将所述混合物的粉末于惰性气体保护下碳化，即得。

优选的，所述交联剂为植酸(PA)。

优选的，所述混合物是将所述钴源、所述镍源和所述碳源在溶液中混合后再去除溶剂得到的。

优选的，所述溶剂为水；优选为蒸馏水。

优选的，所述去除溶剂的方法为蒸干。

优选的，所述混合为搅拌混合；优选采用磁力搅拌。更优选的，所述磁力搅拌的转速为 850r/min。

优选的，钴、镍和碳的摩尔比为1～10:1～10:10～50。

优选的，所述钴源为氯化钴，所述镍源为氯化镍。

优选的，所述碳化的温度为500～800℃；更优选为600℃。

优选的，所述惰性气体为氮气。

在优选的条件下，本发明包括如下步骤：

(1)将CoCl₂·6H₂O、NiCl₂·6H₂O和PA溶于蒸馏水中，充分搅拌；

(2)将木质素磺酸钠溶于蒸馏水中，充分搅拌；