一种氮掺杂的磷化钴/纳米碳复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于产氢材料领域，具体公开了一种氮掺杂的磷化钴/纳米碳复合材料的制备方法，将磷源、钴源、合成凝胶的单体在聚合助剂下聚合，得到双网络水凝胶；所述的磷源为含有膦酸基团的聚合物、含有膦酸基团的单体化合物中的至少一种；双网络水凝胶经冷冻干燥处理，得到干凝胶；干凝胶在保护性气氛、750‑1000℃下煅烧；将煅烧产物与纳米碳材料复合，即得所述的氮掺杂的磷化钴/纳米碳复合材料。该制备方法简单，原料来源广泛，价格低廉，获得氮掺杂的磷化钴/纳米碳材料具有优异的电催化性能，有望应用于工业生产中。

A Nitrogen Doped Cobalt Phosphide/Nano-Carbon Composite and Its Preparation and Application

The invention belongs to the field of hydrogen production material, and discloses a preparation method of nitrogen doped cobalt phosphide / nano carbon composite material. The monomer of phosphorus source, cobalt source and synthetic gel is polymerized under polymerization aid to obtain double network hydrogel. The phosphorus source is at least one of the monomer containing phosphonic acid group and phosphonic acid group, and the double network hydrogel is refrigerated. After drying, the xerogels were obtained. The xerogels were calcined at a protective atmosphere of 750 to 1000 degrees Celsius, and the calcined products were combined with carbon nanomaterials to obtain the nitrogen doped cobalt phosphide / nano carbon composites. The preparation method is simple, the source of raw materials is extensive and the price is low. The nitrogen doped cobalt phosphide/nano-carbon material has excellent electrocatalytic performance, and is expected to be applied in industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂的磷化钴/纳米碳复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于电解水制氢领域，涉及一种氮掺杂的磷化钴，特别涉及氮掺杂的磷化钴/碳纳米材料高效析氢复合材料及其制备方法。
技术介绍
氢能是一种可再生的新能源，氢经济将会是一个很有前景的解决环境污染、化石燃料的问题的方案。在目前的能源系统中，氢能凭借其高能量密度和环保性，可以作为一种理想的清洁能源来替代石油的作用，其关键是要能够研发出经济高效的氢气生产工艺。目前，已经进行了的电化学水分解制氢可作为下一代能量转换的研究。虽然，贵金属(如Pt，Ir，Pd)催化剂在析氢反应中表现出来低过电位和低Tafel斜率。但是，贵金属的稀缺性和高成本阻碍了其在全球能源中的普遍使用系统。因此，开发具有良好的催化性能和合理的成本的非贵金属电催化剂是非常必要的。近些年，过渡金属磷化物(TMP)特别是磷化钴由于其高活性和低成本而引起了对催化析氢反应(HER)的强烈兴趣。另一方面，碳纳米材料(石墨烯，碳纳米管等)具有高导电性、高比表面积等特性，也引起了人们广泛的关注。将磷化钴与碳纳米材料进行复合会对电催化性能有极大的提高。Liu等人在碳纳米管上修饰CoP纳米颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮掺杂的磷化钴/纳米碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：将磷源、钴源、合成凝胶的单体在聚合助剂下聚合，得到双网络水凝胶；所述的磷源为含有膦酸基团的聚合物、含有膦酸基团的单体化合物中的至少一种；步骤(2)：双网络水凝胶经冷冻干燥处理，得到干凝胶；步骤(3)：干凝胶在保护性气氛、750‑1000℃下煅烧；步骤(4)：将煅烧产物与纳米碳材料复合，即得所述的氮掺杂的磷化钴/纳米碳复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂的磷化钴/纳米碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：将磷源、钴源、合成凝胶的单体在聚合助剂下聚合，得到双网络水凝胶；所述的磷源为含有膦酸基团的聚合物、含有膦酸基团的单体化合物中的至少一种；步骤(2)：双网络水凝胶经冷冻干燥处理，得到干凝胶；步骤(3)：干凝胶在保护性气氛、750-1000℃下煅烧；步骤(4)：将煅烧产物与纳米碳材料复合，即得所述的氮掺杂的磷化钴/纳米碳复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的磷源为聚乙烯基膦酸。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的钴源为Co2+的水溶性盐。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，磷源、钴源中P/Co的摩尔比为8-0.25：1。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，合成凝胶的单体为丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、N-异丙基丙烯酰胺中的至少一种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓毅，王丛森，李娟，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43