三维氮掺杂碳基材料负载双金属磷化物双功能催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种三维氮掺杂碳基材料负载双金属磷化物双功能催化剂及其制备方法和应用。该催化剂是由双过渡金属磷化物与氮掺杂的碳纳米管组成的复合材料。先将三聚氰胺与碳纳米管以一定质量比混合热处理，制备三维氮掺杂碳材料；再向三维氮掺杂碳材料的水溶液中混入一定比例的双过渡金属硝酸盐，并将此混合物在惰性电极表面干燥；然后在中性缓冲溶液中电沉积0.5‑1.5分钟，清洗、干燥；最后与亚磷酸二氢钠在350℃氮气氛围下反应2小时，即得到本发明专利技术所述催化剂。该催化剂在碱性条件下具有优异的催化析氧性能(OER)，也具有高效的催化氧还原功能(ORR)，且所用原料价格低廉，工艺简单，反应时间短，适合批量生产。

【技术实现步骤摘要】
三维氮掺杂碳基材料负载双金属磷化物双功能催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于燃料电池及水裂解析氧等新能源
，具体涉及一种三维氮掺杂碳基材料负载双金属磷化物双功能催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础。目前，全球能源消耗的85％左右均来自于化石燃料的燃烧，化石燃料燃烧的同时导致大气中CO2浓度持续累积升高，并最终使温室效应和全球暖化现象不断加剧。因此，世界各国都在对高效、低成本的清洁能源进行积极的研究与开发。燃料电池(尤其是质子交换膜燃料电池)、水裂解装置及金属空气电池等新能源技术是当今研究的重要方向[Chem.Rev.2015,115,9869-9921]。传统的贵金属(Pt、Ir、Ru等)及其合金虽然具有较好的氧还原(ORR)和氧析出(OER)的催化活性，但是价格昂贵且易中毒失活，严重制约了这些能源技术的发展。因此，高效、稳定、价廉的非贵金属双效催化剂成为新能源技术的研发热点。过渡金属(如钴，镍，铁，锰)氧化物具有价格低，储量丰富等优点，且可以形成多种晶体构型，现已被很多科学家认本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维氮掺杂碳基材料负载双金属磷化物双功能催化剂，其特征在于：该催化剂是由三维氮掺杂碳基材料及双金属磷化物组成的复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维氮掺杂碳基材料负载双金属磷化物双功能催化剂，其特征在于：该催化剂是由三维氮掺杂碳基材料及双金属磷化物组成的复合材料。


2.一种如权利要求1所述的三维氮掺杂碳基材料负载双金属磷化物双功能催化剂的制备方法，其特征在于：
包括以下几个步骤：
(1)按三聚氰胺与碳纳米管质量比为1.5:1称取，在溶剂中超声分散均匀后，干燥并在550℃下热处理2小时，得到三维氮掺杂碳基材料；
(2)将三维氮掺杂碳基材料与二价金属离子以质量摩尔比为1g:0.3-0.6mol的有机溶液超声搅拌均匀，于惰性电极表面干燥；
(3)将负载材料的惰性电极置于负极在中性磷酸缓冲溶液中，-10mA的电流下，电解0.5-1.5分钟，洗涤、干燥，得到驱体；
(4)将前驱体在氮气氛围中，与亚磷酸二氢钠在350℃下反应2小时后，冷却，得到三维氮掺杂碳基材料负载双金属磷化物双功能复合催化剂。


3.如权利要求2所述的三维氮掺杂碳基材料负载双金属磷化物双功能催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，其中二价金属离子包括Ni2+，Fe2+，Co2+，Mn2+，Cu2+的任意一种或两种。


4.如权利要求3所述的三维氮掺杂碳基材料负载双金属磷化物双功能催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述惰性电极是导电玻璃，玻碳电极，铂电极的任意一种。


5.如权利要求4所述的三维氮掺杂碳基材料负载双金属磷化物双功能催化剂的制备方法，其特征在于：所述三维氮掺杂碳基材料为三聚氰胺与碳纳米管的组合物，比表面积达150m2/g。


6.如权利要求5所述的三维...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦萍洁，赵叶民，于国强，廖丽梅，徐超，周鑫佑，钟诚兵，尹王晨，何卓霖，杨超，刘劲刚，
申请(专利权)人：韦萍洁，
类型：发明
国别省市：上海;31