[发明专利]一种氮掺杂多孔炭负载磷化钴/磷化镍的制备方法

说明书

本发明公开了一种氮掺杂多孔炭负载磷化钴/磷化镍的制备方法，具体步骤如下：S1，将三聚氰胺和甲醛水溶液混合，振荡得到澄清预聚物液，将钴盐、镍盐的混合物倒入预聚物液中，振荡溶解，保温，聚合物聚合固化后取出，得到Co/Ni‑MF；S2，Co/Ni‑MF在惰性气氛下煅烧，碳化，在保护性气体气氛中自然冷却至室温，得到Co/Ni‑NPC；S3，对Co/Ni‑NPC进行磷化反应，冷却后洗涤，真空干燥得到Co_xP_y/Ni_xP_y‑NPC。这种方法制备出的催化剂具有材料均匀、催化活性好等特点。

技术领域

本发明涉及材料科学技术领域，更具体的说是涉及一种氮掺杂多孔炭负载磷化钴/磷化镍的制备方法。

背景技术

在负载型催化剂的制备工艺中，提高催化剂活性组分的分散均匀性、实现对催化剂载体组分的便利调节是研究的重点工作之一。炭是负载型催化剂常用的载体组分。常规的负载型固体催化剂制造，多采用浸渍法、混合法等方法制备，不能有效解决混合均匀的问题。采用沉淀法制备催化剂也存在活性炭载体在溶液中很容易分布不均匀等确定。气相和液相的均相反应能够有效解决物质不均匀的问题，是一个有前途的发展方向。

由于炭稳定的化学性质，其几乎不溶解于所有的溶剂，采用适当的前驱体、特别是液体制备炭就成为了解决该问题的一个方向。其中一个方法是利用液体聚合物单体固化聚合成固态聚合物，随后聚合物再炭化制得炭材料。如果能够在聚合物未固化之前就向体系中引入催化活性组分，那么则可以实现负载型催化剂的均相制备。

在电解水析氢催化剂研究领域，过渡金属磷化物例如：磷化钴、磷化镍是性能较为优良的催化剂活性组分，其可以通过磷化反应单质钴或钴的氧化物而得到。为了能够在液相条件下引入金属元素，可采用金属有机络合物的方式。但是，络合物制备技术较复杂、价格较贵，限制了其较大规模的应用。若能够直接以无机钴盐方式引入，则为更佳选择。

常规的有机聚合物体系对无机金属盐的溶解性较差，制约了无机金属元素的引入。有必要寻找能够溶解较大量无机金属盐的液态有机聚合物体系。

因此，结合上述问题，提供一种氮掺杂多孔炭负载磷化钴/磷化镍的制备方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种氮掺杂多孔炭负载磷化钴/磷化镍的制备方法，本发明采用了三聚氰胺-甲醛体系，通过其制备出液相预聚体并溶解无机金属盐，形成有机-无机均相混合物质，再聚合固化形成复合物。复合物经过炭化后得到炭负载的金属盐材料，该材料再经过气相磷化处理得到负载型磷化钴/磷化镍催化材料。这种方法制备出的催化剂具有材料均匀、催化活性好等特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种氮掺杂多孔炭负载磷化钴/磷化镍的制备方法，具体步骤如下：

S1，制备含钴/镍的三聚氰胺甲醛树脂：将三聚氰胺和35％～40％甲醛水溶液混合，三聚氰胺与甲醛的物质的量比为1:6～40；混合物在设置温度50～90℃条件下震荡，反应5～20min，得到澄清预聚物液，将钴盐、镍盐的混合物倒入预聚物液中，钴盐、镍盐的总物质的量与三聚氰胺物质的量比为0.5～4:1，振荡溶解，保温50～90℃，聚合物聚合固化后取出，得到Co/Ni-MF；

S2，制备氮掺杂多孔炭负载钴镍材料：Co/Ni-MF在惰性气氛下700～950℃煅烧2～4h，有机组分碳化得到NPC，在保护性气体气氛中自然冷却至室温，得到Co/Ni-NPC；