一种原位掺杂中空磷化钴纳米微粒的中空碳材料、制备方法及其在催化电解水产氢中的应用技术

一种原位掺杂中空磷化钴纳米微粒的具有十二面体形貌的中空碳材料的制备方法及其在催化电解水产氢中的应用，属于催化电解水产氢技术领域。具体步骤为：(1)含有钴离子的具有十二面体形貌的金属有机框架材料ZIF‑67的制备；(2)含钴的金属有框架材料ZIF‑67与多巴胺单体反应生成含有钴配位掺杂的中空聚合物纳米材料；(3)氧化钴/碳复合中空纳米材料的制备；(4)中空磷化钴/碳复合中空纳米材料的制备。该材料的尺寸大小可以依据ZIF‑67的大小来进行调整；在催化电解水产氢的性能测试中，做为阴极的电极材料表现出了非常好的电催化活性与稳定性。因此，本发明专利技术材料在作为催化电解水产氢的电极材料具有非常好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种原位掺杂中空磷化钴纳米微粒的中空碳材料、制备方法及其在催化电解水产氢中的应用
本专利技术属于催化电解水产氢
，具体涉及一种原位掺杂中空磷化钴纳米微粒的具有十二面体形貌的中空碳材料、制备方法及其在催化电解水产氢中的应用。
技术介绍
由于全球能源危机及其相关的环境问题等，促使科研工作者在努力寻找能够代替化石燃料的可再生能源，其中电解水产氢是一条十分具有前景的途径。由于高能量转换效率，几乎无污染，广阔的应用前景等优点，电解水产氢引起了研究人员对于电极材料广泛的关注。目前，铂族金属有着最高的产氢活性，但是高成本，产量低的缺点限制了其广泛应用。因此，对具有高催化活性的非贵金属材料的探究得到了更多的关注。尽管许多新兴材料相比于贵金属类材料已经有了一些明显的优势，但是目前产氢电极材料仍存在一些缺点，例如制作工艺复杂，催化活性低，比表面积小等。影响催化活性的因素主要有两个，一个是金属与氢之间的作用能，一个是材料的结构与比表面积。对此，采用比表面积较大的中空碳材料，并在其中负载具有高吸附氢能力的过渡金属纳米粒子可以有效克服以上的问题。例如Chen研究组以具有核壳结构的金属有机框架材料ZIF-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原位掺杂中空磷化钴纳米微粒的具有十二面体形貌的中空碳材料的制备方法，其步骤如下：(1)含有钴离子的具有十二面体形貌的金属有机框架材料ZIF‑67的制备：将200～1000mg的Co(NO3)2·6H2O与500～3000mg的2‑甲基咪唑分别溶解于25～100mL甲醇中得到澄清溶液，之后将两种溶液混合均匀得到紫色溶液并在室温下静置6～24h；然后将上述反应产物通过离心处理，并用甲醇洗涤3～5次，在40～60℃条件下烘干10～15h，得到含有钴离子的具有十二面体形貌的金属有机框架材料ZIF‑67；(2)含有钴配位掺杂的中空聚合物纳米材料的制备：称取40～60mg步骤(1)制备的ZIF‑6...

【技术特征摘要】
1.一种原位掺杂中空磷化钴纳米微粒的具有十二面体形貌的中空碳材料的制备方法，其步骤如下：(1)含有钴离子的具有十二面体形貌的金属有机框架材料ZIF-67的制备：将200～1000mg的Co(NO3)2·6H2O与500～3000mg的2-甲基咪唑分别溶解于25～100mL甲醇中得到澄清溶液，之后将两种溶液混合均匀得到紫色溶液并在室温下静置6～24h；然后将上述反应产物通过离心处理，并用甲醇洗涤3～5次，在40～60℃条件下烘干10～15h，得到含有钴离子的具有十二面体形貌的金属有机框架材料ZIF-67；(2)含有钴配位掺杂的中空聚合物纳米材料的制备：称取40～60mg步骤(1)制备的ZIF-67，将其分散在50～75mL甲醇中，得到ZIF-67分散液；之后取10～15mL、20mM盐酸多巴胺的甲醇溶液，将前面得到的ZIF-67分散液与盐酸多巴胺的甲醇溶液混合，并将反应体系置于40～60℃条件下回流搅拌6～12h，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恺，陈一新，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22