[发明专利]一种缺陷型钴酸镍/多孔碳的制备方法

说明书

本发明涉及一种缺陷型钴酸镍/多孔碳的制备方法。本发明的目的是要解决现有钴酸镍导电性较差和活性位点较少的问题，提供一种可提高其作为电催化析氢催化剂的制备方法。方法：以碱式碳酸镁、烟灰、氯化锌、硝酸镍、硝酸钴和尿素为原料，采用高温煅烧、水热及部分还原法，得到缺陷型钴酸镍/多孔碳复合材料，为提高现有钴酸镍电催化析氢性能提供了一种制备方法。

技术领域

本发明涉及一种缺陷型钴酸镍/多孔碳的制备方法。

背景技术

氢气是一种理想的能量载体，可通过水电解中电催化剂的析氢反应(HER)产生，在丰富的能源转换技术中，HER提供了一种可持续生产氢气的方法。目前，铂基材料被认为是最有效的电催化析氢催化剂，但高成本限制了其广泛应用。因此，开发高效且储量丰富的电催化析氢催化剂是当前研究重点。

钴酸镍具有比单金属镍/钴氧化物更优异的电化学活性，但其导电性能和电化学活性位点依然有待改善。令钴酸镍原位生长在多孔碳上，并通过制造氧缺陷的方式来提升钴酸镍导电性和丰富电化学活性位点，从而提高其电催化析氢能力，对解决能源紧缺问题具有重要研究意义。

发明内容

本发明的目的是要克服钴酸镍导电性能差、反应活性位点少的问题，而提供一种简单、新颖、产率较高的制备方法。

本发明的一种缺陷型钴酸镍/多孔碳的制备方法是按以下步骤完成：

(1)碱式碳酸镁、烟灰和氯化锌溶于10毫升去离子水中，搅拌1小时，干燥后将混合物置于管式炉中，在N₂保护条件下，高温加热，所得产物用水和盐酸洗涤，干燥后得到烟灰衍生碳；

(2)将硝酸钴、硝酸镍和尿素溶于10毫升去离子水中，搅拌1小时，再将0.2克步骤(1)中得到的烟灰衍生碳加入上述溶液中，搅拌15分钟。然后，将混合液转移到50毫升高压釜中进行水热反应。反应结束后用去离子水和乙醇洗涤，干燥后将样品置于马弗炉中煅烧，得到钴酸镍/多孔碳；

(3)将步骤(2)中得到的钴酸镍/多孔碳和次亚磷酸钠分别置于管式炉的两个瓷舟中，其中次亚磷酸钠位于上游，在N₂保护条件下煅烧，得到缺陷型钴酸镍/多孔碳。

所述步骤(1)中碱式碳酸镁质量为0.1-0.8克、烟灰质量为0.1-0.8克、氯化锌质量为0.1-0.8克，管式炉反应温度为450-700摄氏度，反应时间为1-4小时，干燥温度为50-80摄氏度，干燥时间为6-24小时；

所述步骤(2)中硝酸钴质量为0.1-0.4克、硝酸镍质量为0.1-0.4克、尿素质量为0.1-0.8克，高压釜水热反应温度为100-140摄氏度，反应时间为12-16小时，干燥温度为50-80摄氏度，干燥时间为6-24小时，煅烧温度为250-400摄氏度，煅烧时间为1-4小时；

所述步骤(3)中钴酸镍/多孔碳和次亚磷酸钠质量比为1：5，管式炉煅烧温度为250-700摄氏度，煅烧时间为1-5小时，干燥温度为50-80摄氏度，干燥时间为6-24小时。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备了一种缺陷型钴酸镍/多孔碳电催化析氢复合材料，在制备过程中仅需较短时间就可制得结构完整且比表面积大的复合材料，另外，该材料的合成不需要复杂设备，所制得的复合材料具有优异的电催化析氢性能。

附图说明

图1为实施例1缺陷型钴酸镍/多孔碳的XRD谱图。

图2为实施例1缺陷型钴酸镍/多孔碳的扫描电子显微镜图。

图3为实施例1缺陷型钴酸镍/多孔碳的透射电子显微镜图。

图4为实施例1缺陷型钴酸镍/多孔碳的线性循环伏安图。

图5为实施例1缺陷型钴酸镍/多孔碳的电化学阻抗图。

具体实施方式