一种RuP改性多孔(CoFe)P2电催化剂的制备方法与应用

本发明属于电催化剂的，尤其涉及一种rup改性多孔(cofe)p2电催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着煤、石油等化石燃料的消耗，导致环境问题和能源问题日益严重，因此开发环境友好、清洁、可再生能源迫在眉睫。其中氢能产物清洁、能量密度高、燃烧热值高等优点，被认为是是满足未来全球能源需求的可持续替代品。

2、在众多的制氢方法中，电解水制氢由于其工艺简单、产物清洁而被广泛应用，但是电解水制氢法动力学缓慢，需要较高的电位，会消耗额外的能量；故需要加入高活性的催化剂。

3、现如今，贵金属pt或pt基催化剂是用于电解水析氢反应最有效的电催化剂，但它们储量低，价格高昂的特性阻碍了其实际应用。

4、因此，寻找并制备能够替代贵金属作为催化剂、并且能够大规模生产的电催化材料十分有必要。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种能够替代贵金属作为电解水制氢的催化剂，且成本较低，制备过程简单、安全、周期短、所需设备简单、适合大规模生产的rup改性多孔(cofe)p2电催化剂及其制备方法和应用。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种rup改性多孔(cofe)p2电催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤1：将碳布分别在1-3mol/l的硝酸溶液和去离子水以及乙醇中超声30-60min后真空干干燥；

5、步骤2：将0.582-1.164g六水合硝酸钴、0.202-0.808g九水合硝酸铁、0.296-0.592g氟化铵、0.3-0.9g尿素溶于20-40ml去离子水后搅拌并超声处理形成悬浮液；向悬浮液中加入干燥后的碳布，在100-150℃下水热反应10-15h得到碳布前驱体，随后经去离子水冲洗后在60-80℃下真空干燥得到前驱体；

6、步骤3：将前驱体浸渍在二甲基咪唑溶液中10-20h，然后与0.02-0.06mmol的cl3h2oru溶液在60-80℃下进行离子交换得到ru/cofeoh/cc；最后将0.2-1g次亚磷酸钠作为磷源和(1cm×1cm)-(2cm×2cm)的ru/cofeoh/cc分别置于管式炉的上风向、下风向位置，在氩气氛围下、升温至300-600℃并反应1-6h，得到rup改性多孔(cofe)p2电催化材料；

7、所述二甲基咪唑溶液由以下方法制备得到：将5-10mmol的二甲基咪唑溶于由10-30ml乙醇和10-30ml去离子水组成的混合溶剂中，得到二甲基咪唑溶液。

8、进一步的，所述步骤1中真空干燥时间为8-12h。

9、进一步的，所述步骤2中真空干燥8-12h得到前驱体。

10、进一步的，所述步骤3中，升温速率为1-3℃/min。

11、一种上述制备方法制得的rup改性多孔(cofe)p2电催化剂。

12、一种上述rup改性多孔(cofe)p2电催化剂作为电解水制氢中析氢反应电催化剂的应用。

13、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

14、本发明以六水合硝酸钴、九水合硝酸铁、氟化铵、尿素及碳布为原料，水热后经低温干燥后得到前驱体，将前驱体浸渍在二甲基咪唑溶液中，其次在氯化钌溶液中进行离子交换，最后在氩气氛围下以次亚磷酸钠作为磷源进行磷化，通过水热-离子交换-一步磷化法三步法就可制备得到rup改性多孔(cofe)p2电催化材料；rup改性多孔(cofe)p2电催化剂的多孔结构提供了更多的孔隙和通道，有助于催化剂与反应物之间的质传和传质，加快了反应物在催化剂表面的扩散速率，提高了反应速率且有助于优化电子传导通道，减少了电子传输阻抗，提高了催化剂的电催化性能。该制备过程无需复杂的步骤，制备周期短，方法简单，所采用的原料价格低廉、安全，所需设备简单，适合大规模生产；

15、本发明的催化剂在碳布上直接生长导致聚合物粘合剂的缺乏，从而导致提高了电导率；且制备得到的产物无需水洗便能得到rup改性多孔(cofe)p2电催化材料，操作过程更加简单。

16、综上，本发明中一种rup改性多孔(cofe)p2电催化剂能够替代贵金属作为电解水制氢的催化剂，且具备制备成本较低，制备过程简单、安全、周期短、所需设备简单、适合大规模生产的优点。

技术特征：

1.一种rup改性多孔(cofe)p2电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种rup改性多孔(cofe)p2电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中真空干燥时间为8-12h。

3.如权利要求1所述的一种rup改性多孔(cofe)p2电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中真空干燥8-12h得到前驱体。

4.如权利要求1所述的一种rup改性多孔(cofe)p2电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，升温速率为1-3℃/min。

5.一种如权利要求1-4中任意一项所述的制备方法制得的rup改性多孔(cofe)p2电催化剂。

6.一种如权利要求5所述的rup改性多孔(cofe)p2电催化剂作为电解水制氢中析氢反应电催化剂的应用。

技术总结
本发明属于电催化剂的技术领域，具体公开了一种RuP改性多孔(CoFe)P<subgt;2</subgt;电催化剂及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：将碳布分别在硝酸溶液和去离子水以及乙醇中超声后真空干干燥；将六水合硝酸钴、九水合硝酸铁、氟化铵、尿素溶于水后搅拌并超声形成悬浮液；向悬浮液中加入干燥后的碳布，水热反应后得到碳布前驱体，再经去离子水冲洗后真空干燥得到前驱体；将前驱体浸渍在二甲基咪唑溶液中，与Cl<subgt;3</subgt;H<subgt;2</subgt;ORu溶液进行离子交换得到Ru/CoFeOH/CC，将磷源和Ru/CoFeOH/CC分别置于管式炉的上、下风向位置，在氩气氛围下升温至300‑600℃并反应，得到RuP改性多孔(CoFe)P<subgt;2</subgt;电催化材料；本发明中电催化剂能作为电解水制氢催化剂，成本较低，制备过程简单、安全、周期短、所需设备简单、适合大规模生产。

技术研发人员：孙东峰,强鹏鹏,余愿,张竞贇,屈彦宁,李南东,张敏
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15