[发明专利]一种过渡金属磷化物/核壳型氮掺杂碳纳米纤维复合材料的制备和应用

摘要

本发明提供了一种过渡金属磷化物/核壳型氮掺杂碳纳米纤维复合材料的制备方法，是以含碳的高分子聚合物为碳源，先通过静电纺丝技术制备碳纳米纤维，再通过表面聚合的方法将导电聚合物包覆在碳纳米纤维表面，然后通过原位生长的方法将MOF材料负载于导电聚合物包覆的碳纳米纤维表面得到前驱体，最后将前驱体通过高温碳化、磷化处理，得到过渡金属磷化物/核壳型氮掺杂碳纳米纤维复合材料。活性测试结果表明，本发明制备的过渡金属磷化物/核壳型氮掺杂碳纳米纤维复合材料对HER、OER和水的全分解反应都具有很高的电催化活性，在酸碱介质中均有具有良好的稳定性，因此是一种可替代贵金属的双功能催化剂，在电解水反应中具有很好的发展前景。

主权项

1.一种过渡金属磷化物/核壳型氮掺杂碳纳米纤维复合材料制备方法，包括以下工艺步骤：（1） 碳纳米纤维的制备：将高分子聚合物完全溶解于DMF中形成质量浓度10 %~20 %的溶液；再利用静电纺丝工艺将该溶液制备成纳米纤维，真空干燥，得碳纳米纤维；（2）导电聚合物包覆碳纳米纤维的制备：将碳纳米纤维浸入去离子水中，向其中加入导电聚合物的乙醇溶液，搅拌12~24小时；用去离子水洗涤，真空干燥即得导电聚合物包覆的碳纳米纤维；（3）负载MOF前驱体的制备：将导电聚合物包覆的碳纳米纤维、过渡金属盐、有机配体加入甲醇中搅拌20~24小时；在搅拌过程中，过渡金属盐与有机配体形成MOF材料并生长于导电聚合物包覆的碳纳米纤维表面；离心收集产物，并用去离子水洗涤，真空干燥，得到负载了MOF的前驱体；（4）过渡金属磷化物/核壳型氮掺杂碳纳米纤维的制备：在氮气气氛中，将负载了MOF的前驱体先在500~1000℃下碳化1~5 h，再在300~450℃下以含磷盐为磷源进行磷化处理1~5 h，即得过渡金属磷化物/核壳型氮掺杂碳纳米纤维。