【技术实现步骤摘要】
所属本专利技术属于催化剂材料领域，涉及一种新型催化材料的制备方法，具体地说涉及一种合成高熵金属磷化物催化材料的方法。
技术介绍
1、目前，电催化水分解是解决能源问题及环境问题的一种有效方式，但是在电催化领域较好的商业材料多为贵金属材料。如对于电催化水分解其中的半反应析氧反应(oer)来说，常用的商业催化剂为二氧化钌及二氧化铱贵金属催化剂，但是其成本较高，并不适用于工业化大规模生产。因此制备出性能优良、成本低廉的非贵金属催化剂是电化学行业急需解决的问题。[1,2]对于常规的各类电化学反应来说，电催化剂的活性主要取决于电催化剂的导电能力、暴露活性位点数量和活性位点的本征活性。
2、普鲁士蓝类似物(pba)是一种典型的金属有机骨架材料，通常可以用化学式axm[q(cn)6]y来表示，其中a代表碱土金属元素，而m和n分别代表与氮配位和与碳配位的过渡金属元素。[3]pba的氰根能与诸多金属元素配位形成多金属普鲁士蓝类似物，因此被广泛地应用于多金属化合物的制备中。pba材料导电性能差，在实际应用中仍然受限，因此许多研究都将pba进行衍生处理如硫化、磷化、硒化，以暴露更多的活性位点、增强孔隙度、同时增强导电性以获得较为优秀的催化材料。[4–6]
3、在现有的研究中发现，磷元素与金属元素相结合时，金属原子之间的相互作用力降低，d带产生收缩的现象，使其产生像贵金属一样的特性，能够作为高效的电化学催化剂。[7,8]尽管目前的研究中诸多磷化物都表现出较好的电化学活性，但是因为金属磷化物材料的性能受到例如形貌、导电性等诸多因素的
4、为了提高催化材料的化学性能及稳定性，目前有效的方式是采用熵稳定的策略。熵稳定的方式其中多为制备高熵材料，其定义由组元的构型熵决定，但是随着目前研究的深入，对高熵材料的定义也并不局限于熵值的大小。比如目前有人也将含金属组元大于等于5种且无相分离的称为高熵材料。相比于普通材料，高熵材料有着稳定的单相固溶体结构，又因为不同金属元素在同一个晶格中随机占据金属位点，其元素之间的协同效应更强。因为上述的特殊的晶体结构和元素的多样性，高熵材料也被认为是富有潜力的电催化剂，能够展现出更大的催化活性。目前的高熵材料分为高熵合金及高熵化合物。
5、制备高熵的过渡金属磷化物，不仅能够提供更多各异的电化学活性位点，也能维持期催化性能的稳定性。目前，关于制备高熵磷化物的研究还很少，仍处于起步阶段。在现有的研究中，lai等人[9]利用溶胶凝胶法及氢氩混合气中煅烧磷化法制备五元高熵nicofemncrp，其在10ma cm-2下的过电位仅有272mv，而塔菲尔斜率也只有52.5mv dec-1；zhou等[10]利用水热及煅烧磷化法合成与碳复合的feconicumnpx高熵磷化物材料，只需要239mv的过电位保持10ma cm-2的电流密度，塔菲尔斜率为72.5mv dec-1。以上这些方法，流程比较复杂，同时对金属盐及磷源的要求也较高，同时目前部分高熵磷化物的制备需要局部的极端条件如高温、高压等，同时因为不同金属元素之间与磷元素的单相结合非常困难，这些缺陷都限制了高熵金属磷化物的广泛推广并使用。
6、[1]hu e,feng y,nai j,et al.construction of hierarchical ni–co–phollownanobricks with oriented nanosheets for efficient overall water splitting[j].energy&environmental science,2018,11(4):872–880.
7、[2]wei b,fu z,legut d,et al.rational design of highly stable andactive mxene-based bifunctional orr/oer double-atom catalysts[j].advancedmaterials,2021,33(40):2102595.
8、[3]yi h,qin r,ding s,et al.structure and properties of prussian blueanalogues in energy storage and conversion applications[j].advancedfunctional materials,2021,31(6):2006970.
9、[4]je j,lim h,jung h w,et al.ultrafast and ultrastableheteroarchitectured porous nanocube anode composed of cus/fes2embedded innitrogen-doped carbon for use in sodium-ion batteries[j].small,2022,18(6):2105310.
10、[5]wang y,wang y,gao h,et al.interface-induced contraction of core–shell prussian blue analogues toward hollow ni-co-fe phosphide nanoboxes forefficient oxygen evolution electrocatalysis[j].chemical engineering journal,2023,451:138515.
11、[6]zhang l,rong j,yang y,et al.activated fes2@nis2 core–shellstructure boosting cascade reaction for superior electrocatalytic oxygenevolution[j].small,2023,19(17):2207472.
12、[7]ge z,fu b,zhao j,et al.a review of the electrocatalysts onhydrogen evolution reaction with an emphasis on fe,co and ni-based phosphides[j].journal of materials science,2020,55(29):14081–14104.
13、[8]bodhankar p m,sarawade p b,kumar p,et al.nanostructured metalphosphide based catalysts for electrochemical water splitting:a review[j].small,2022,18本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种合成高熵金属磷化物催化材料的方法，其特征在于包括以下步骤：
2.如权利要求1所述一种合成高熵金属磷化物催化材料的方法，其特征在于步骤(1)中，所述金属盐是任意比的九水硝酸铁、六水硝酸钴、六水硝酸镍、六水氯化铁、六水氯化钴、六水氯化镍其中的一种或多种的混合物，所述碱源为固体或者液体，所述金属盐加入总摩尔量与所述碱源加入总摩尔量比为8:1-1:8，水的容量为60-80mL；所选的基底的种类为泡沫镍、泡沫铜、碳布、碳纸、不锈钢网；所述水热的条件包括升温速率为1-20℃/min，反应温度为80-180℃，反应时间为10-48h。
3.如权利要求1所述一种合成高熵金属磷化物催化材料的方法，其特征在于骤(1)中，所述洗涤过程为无水乙醇和去离子水交替清洗2-5次；干燥温度为60℃，干燥时间为6-24h。
4.如权利要求1所述一种合成高熵金属磷化物催化材料的方法，其特征在于步骤(2)中，所述金属盐是任意比的九水硝酸铁、六水硝酸钴、六水硝酸镍、三水硝酸铜、四水硝酸锰、九水硝酸铬、六水硝酸锌、六水氯化铁、六水氯化钴、六水氯化镍、二水氯化铜、四水氯化锰、六水
5.如权利要求1所述一种合成高熵金属磷化物催化材料的方法，其特征在于步骤(3)中，所述溶液B为任意比的铁氰化钾、铁氰化钠或钴氰化钾的混合物溶液，铁氰化钾、铁氰化钠或钴氰化钾的混合物总摩尔量与A液中金属离子总摩尔量的摩尔比为2:1-1:6，水的体积为50-120mL，混合温度为20-35℃，搅拌时间为10-60min。
6.如权利要求1所述一种合成高熵金属磷化物催化材料的方法，其特征在于步骤(4)中，A、B液混合的温度为15-30℃，搅拌时间为1-4h。
7.如权利要求1所述一种合成高熵金属磷化物催化材料的方法，其特征在于步骤(5)中，所述陈化的温度为15-45℃，沉淀的时间为20-35h。
8.如权利要求1所述一种合成高熵金属磷化物催化材料的方法，其特征在于步骤(6)中，所述洗涤过程为去离子水和无水乙醇交替清洗2-5次；干燥温度为60℃，干燥时间为6-24h。
9.如权利要求1所述一种合成高熵金属磷化物催化材料的方法，其特征在于步骤(7)中，选择次亚磷酸钠作为磷源；基底与次亚磷酸钠的质量比为1:1-1:20；保护气体为任意比例的氮氩混合气。
10.如权利要求1所述一种合成高熵金属磷化物催化材料的方法，其特征在于步骤(7)中，在管式炉中煅烧为：首先，升温速率为0.5-5℃/min，升到150-250℃，保温0-1.5h；然后，升温速率为0.5-10℃/min，升到300-400℃，保温0.5-3.5h。
...【技术特征摘要】
1.一种合成高熵金属磷化物催化材料的方法，其特征在于包括以下步骤：
2.如权利要求1所述一种合成高熵金属磷化物催化材料的方法，其特征在于步骤(1)中，所述金属盐是任意比的九水硝酸铁、六水硝酸钴、六水硝酸镍、六水氯化铁、六水氯化钴、六水氯化镍其中的一种或多种的混合物，所述碱源为固体或者液体，所述金属盐加入总摩尔量与所述碱源加入总摩尔量比为8:1-1:8，水的容量为60-80ml；所选的基底的种类为泡沫镍、泡沫铜、碳布、碳纸、不锈钢网；所述水热的条件包括升温速率为1-20℃/min，反应温度为80-180℃，反应时间为10-48h。
3.如权利要求1所述一种合成高熵金属磷化物催化材料的方法，其特征在于骤(1)中，所述洗涤过程为无水乙醇和去离子水交替清洗2-5次；干燥温度为60℃，干燥时间为6-24h。
4.如权利要求1所述一种合成高熵金属磷化物催化材料的方法，其特征在于步骤(2)中，所述金属盐是任意比的九水硝酸铁、六水硝酸钴、六水硝酸镍、三水硝酸铜、四水硝酸锰、九水硝酸铬、六水硝酸锌、六水氯化铁、六水氯化钴、六水氯化镍、二水氯化铜、四水氯化锰、六水氯化铬、氯化锌金属盐中五种及五种以上含不同金属离子盐的混合物，所述螯合剂为二水合柠檬酸三钠、乙二胺四乙酸、乙二胺其中的一种或多种的混合物，金属离子总量与所述螯合剂加入量的摩尔比为8:1-1:10，水的体积为50-120ml，混合温度为20-35℃，搅拌时间为10-60min，形成溶液a。
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