[发明专利]一种CoP纳米颗粒嵌入的氮掺杂多孔碳纳米管电解水催化剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种CoP纳米颗粒嵌入的氮掺杂多孔碳纳米管电解水催化剂及其制备方法，是以聚丙烯腈纤维薄膜为模板，通过在溶液中的反应获得聚丙烯腈@Zif‑8薄膜，再对薄膜的表面进行处理，使其表面包覆一层Zif‑67颗粒；通过刻蚀掉聚丙烯腈，得到Zif‑8@Zif‑67纳米管；最后对得到的纳米管依次进行不同条件下的煅烧，并且磷化，最终得到CoP纳米颗粒嵌入的氮掺杂多孔碳纳米管。本发明的制备方法简单、成本低廉且易于量产，制备的碳纳米管比表面积较高，具有较高的活性和稳定性，提高了电解水的催化性能，具有较广的应用前景。

主权项

1.一种CoP纳米颗粒嵌入的氮掺杂多孔碳纳米管电解水催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：a、将聚丙烯腈加到N,N‑二甲基甲酰胺溶液中，磁力搅拌至聚丙烯腈充分溶解，再加入二水合醋酸锌并搅拌至充分溶解，得到电纺溶液；然后通过静电纺丝技术，利用铜网收集聚丙烯腈纤维，剥离得到聚丙烯腈纤维薄膜；b、在60℃的烘箱中，将所述聚丙烯腈纤维薄膜放入2‑甲基咪唑的水溶液中浸泡，取出后用无水乙醇洗涤、干燥，获得聚丙烯腈@Zif‑8薄膜；c、在60℃的烘箱中，将所述聚丙烯腈@Zif‑8薄膜放入六水合硝酸钴和2‑甲基咪唑的混合甲醇溶液中浸泡，取出后用甲醇洗涤、真空干燥，得到聚丙烯腈@Zif‑8@Zif‑67薄膜；d、将所述聚丙烯腈@Zif‑8@Zif‑67薄膜置于N,N‑二甲基甲酰胺溶液中，以刻蚀掉聚丙烯腈，然后离心分离，所得产物置于冷冻干燥机中干燥，得到Zif‑8@Zif‑67纳米管；e、将所述Zif‑8@Zif‑67纳米管在H₂/Ar气氛中煅烧，使Zif‑8@Zif‑67转换成Co纳米颗粒嵌入的氮掺杂多孔碳纳米管；f、将所述Co纳米颗粒嵌入的氮掺杂多孔碳纳米管在空气中继续煅烧，使Co转化成Co₃O₄，即得到Co₃O₄纳米颗粒嵌入的氮掺杂多孔碳纳米管；g、将所述Co₃O₄纳米颗粒嵌入的氮掺杂多孔碳纳米管和次磷酸钠共同在惰性气体的条件下煅烧，即得到目标产物CoP纳米颗粒嵌入的氮掺杂多孔碳纳米管，用于作为电解水催化剂。