[发明专利]一种纳米磷化钴‑多孔碳纳米纤维柔性膜及其制备方法

摘要

本发明属于纳米杂化材料技术领域，具体为一种磷化钴‑多孔碳纳米纤维杂化材料及其制备方法。本发明的磷化钴‑多孔碳纳米纤维杂化材料是采用在具有新型孔结构的多孔碳纳米纤维上原位生长四氧化三钴纳米粒子并通过气相反应实现其向磷化钴的转变制备得到；其制备过程包括通过静电纺丝法制备聚丙烯腈/聚苯乙烯纳米纤维膜；通过高温碳化制备具有新型孔结构的多孔碳纳米纤维柔性膜；通过一步水热法在多孔碳纳米纤维上原位生长四氧化三钴纳米粒子；通过气相反应将四氧化三钴纳米粒子原位转变成磷化钴纳米粒子。本发明操作简单，条件温和，可用于大规模生产。本发明所制备的磷化钴‑多孔碳纳米纤维杂化材料是一种高效的柔性全pH析氢反应催化剂膜材料。

主权项

一种磷化钴‑多孔碳纳米纤维杂化材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）将0.5~1.0 g聚丙烯腈，0.2~0.6g聚苯乙烯混合，加入5~10mLN,N‑二甲基甲酰胺，在60~80℃水浴中搅拌2~6 h，制备得到聚丙烯腈/聚苯乙烯纺丝液；（2）利用静电纺丝法制备聚丙烯腈/聚苯乙烯纳米纤维膜；（3）在空气中以1‑2 ℃ min‑1的升温速度升至200~250 ℃，对聚丙烯腈/聚苯乙烯纳米纤维膜进行预氧化；预氧化的温度为200~250℃，预氧化的时间为2~3h；（4）将步骤（3）中预氧化的聚丙烯腈/聚苯乙烯纳米纤维膜在氩气氛围中高温碳化，得到多孔碳纳米纤维；（5）将步骤（4）中得到的多孔碳纳米纤维浸泡在1~2 M硝酸中10~12 h，进行表面处理，增加其表面含氧基团的含量；（6）将10~15 mg的酸化多孔碳纳米纤维膜浸入20~30mL浓度的乙酸钴水溶液中1~2 h，随后再向该溶液中加入25%氨水，将混合液转移到50~100mL水热釜中进行水热反应，得到的四氧化三钴‑多孔碳纳米纤维膜；（7）将步骤（6）中得到的四氧化三钴‑多孔碳纳米纤维膜放入瓷坩埚，瓷坩埚置于管式炉中，并在其上游放置质量为杂化膜5~10倍的次亚磷酸钠；管式炉以1~2 ℃ min‑1的升温速度升至350~450℃并保持2 h，完成四氧化三钴相磷化钴的转变过程，得到磷化钴‑多孔碳纳米纤维膜杂化材料；（8）将步骤（7）得到的磷化钴/碳纳米纤维杂化材料浸泡在弱酸中，除去未转变成磷化钴的四氧化三钴纳米粒子，得到最终的磷化钴‑多孔碳纳米纤维柔性膜杂化材料。