[发明专利]一种Ni-ZIF衍生的磷化镍-碳材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种Ni‑ZIF衍生的磷化镍‑碳材料，通过将花状Ni‑ZIF和固相磷源间隔放置在反应容器中，在载气作用下，利用磷源分解得到磷化氢与花状Ni‑ZIF进行刻蚀反应，即得所述Ni‑ZIF衍生的磷化镍‑碳材料。本发明所述磷化镍‑碳材料具有较大的比表面积和丰富的孔结构，形成的磷化镍颗粒可较为均匀地分布在碳材料中，有利于增加光催化反应过程中的活化位点和增强光生载流子的转移，从而达到提高光催化析氢的效果；且涉及的制备方法较简单、操作方便，适合推广应用。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种Ni-ZIF衍生的磷化镍-碳材料及其制备方法和应用。

背景技术

当前世界正面临能源危机和环境污染两个重要挑战，发展环境友好、清洁可靠的可持续能源是当今研究者们面临最紧迫的挑战之一。光解水制氢技术被认为是一种理想的途径来缓解能源问题，收到广泛研究和关注。

迄今，众多各类型的半导体催化剂被开发出来用于光催化分解制氢。然而，光诱导电荷分离、传递和转化效率以及光催化分解水制氢性能仍然有待进一步地提高。近些年来，过渡金属化合物在能量催化和转换方面具有很高的光催化活性，特别是过渡金属磷化物。然而，现有制备工艺所得过渡金属磷化物通常存在材料导电性较差且容易结块等问题，大大限制其在光催化领域的应用。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术存在的问题和不足，提供一种Ni-ZIF衍生的磷化镍-碳材料，其形貌均一，具有较大的比表面积和丰富的孔结构且磷化镍可较为均匀地分布在碳材料中，有利于增加光催化反应过程中的活化位点和增强光生载流子的转移，从而达到提高光催化析氢的效果；且涉及的制备方法较简单、操作方便，适合推广应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种Ni-ZIF衍生的磷化镍-碳材料的制备方法，包括如下步骤：

1)分别配制镍盐的甲醇溶液和有机配体的甲醇溶液，将有机配体的甲醇溶液滴加至镍盐的甲醇溶液中，搅拌混合均匀，然后将所得混合液进行溶剂热反应，冷却，洗涤，干燥，得花状Ni-ZIF；

2)将花状Ni-ZIF和固相磷源间隔放置在反应容器中，通入载气，其中磷源相对花状Ni-ZIF放置在载气方向的上风口处；然后加热进行热处理，冷却，取出花状Ni-ZIF位置对应的产物，即得所述Ni-ZIF衍生的磷化镍-碳材料。

上述方案中，所述镍盐可选用硫酸镍、醋酸镍、硝酸镍等中的一种或几种；有机配体选用2-甲基咪唑。

上述方案中，所述镍盐与有机配体的摩尔比为1:(1-6)。

上述方案中，步骤1)中所得混合液中镍盐的浓度为12.5-50mmol/L。

上述方案中，所述溶剂热反应温度为120-160℃，时间为4-12h。

优选的，步骤1)所述溶剂热反应温度为140-150℃

优选的，步骤1)所述搅拌时间为30-90min。

上述方案中，所述固相磷源可选用次磷酸钠或次磷酸钾等。

上述方案中，所述花状Ni-ZIF与固相磷源的质量比为1:(5-10)。

上述方案中，所述载气可选用氩气或氮气等。

上述方案中，所述载气的流速为2-10mL/min。

上述方案中，所述热处理温度为300-500℃，时间为2-4h；升温速率为2-5℃/min。

优选的，所述反应容器可选用管式炉等。