[发明专利]镍钴磷晶体及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于金属磷化物技术领域，尤其涉及一种镍钴磷晶体及其制备方法和应用。

背景技术

过渡金属磷化物作为一类具有磁性、超导、催化、锂离子储存等性质的功能性材料，广泛应用于磁性器件，工业催化和电池材料领域。而且由于大多金属磷化物本身就具有金属特性，其良好的导电性能使它具备了成为有效的催化剂材料的前提。一直以来，金属磷化物的催化性能都备受人们的关注。

目前制备过渡金属磷化物晶体主要是利用高温固相反应，程序升温还原法和溶剂热方法。据国际陶瓷学杂志(ScienceDirect，CeramicsInternational，2014年40卷5339页)以及应用催化(AppliedCatalysisA:General，2010年385卷232页)中报导的合成方法，高温固相化学反应方法作为一种最广泛的用于这种化合物的制备方法，但是在高温固相反应条件下制备出的过渡金属磷化物的晶体的形貌不易控制。

关于金属磷化物的催化性能的应用目前已经深入到各个领域，如加氢脱硫，加氢脱氯，加氢脱氮，降解肼等，尤其是近年来，研究者们发现加氢脱硫和电解水产氢的机制类似，因此，过渡金属磷化物在电解水产氢方面有着巨大的潜在应用价值。实验研究表明，在非贵金属材料中，目前公开的过渡金属磷化物的电解水效果已经超过了二硫化钼等传统非贵金属催化剂，但是，与贵金属催化剂电解水相比，其催化活性还是比较差。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种镍钴磷晶体及其制备方法和应用，本发明提供镍钴磷晶体作为催化剂电解水的催化活性与贵金属催化剂接近，且本发明提供的制备方法制备镍钴磷晶体时，形貌可控。

本发明提供了一种镍钴磷晶体，具有式(I)所示通式：

Ni_xCo_(2-x)P式(I)；

其中，0＜x＜2；

所述晶体为颗粒状晶体，所述颗粒状晶体的尺寸为3～18纳米。

优选的，所述x为0.5≤x≤1.5。

本发明还提供了一种镍钴磷晶体的制备方法，包括：

将镍源、钴源、溶剂和磷源混合，得到混合溶液，

所述镍源、钴源、磷源的摩尔比为x：(2-x)：2.2，其中，0＜x＜2；

将得到的混合溶液加热反应，得到式(I)所示的镍钴磷晶体，

Ni_xCo_(2-x)P式(I)；

其中，0＜x＜2。

优选的，所述镍源为乙酰丙酮镍、氯化镍和硝酸镍中的一种或几种。

优选的，所述钴源为乙酰丙酮钴、氯化钴和硝酸钴中的一种或几种。

优选的，所述磷源为三正辛基膦和三苯基膦中的一种或两种。

优选的，所述溶剂为十八烯和油胺的混合溶剂。

优选的，所述加热反应的温度为250℃～350℃。

优选的，所述x为0.5≤x≤1.5。

本发明还提供了一种本发明所述的镍钴磷晶体在制备电解水反应的催化剂中的应用。

与现有技术相比，本发明提供了一种具有式(I)结构的镍钴磷晶体，通过控制镍钴磷中各元素的比例、以及得到的晶体的形貌和尺寸，使得本发明提供的镍钴磷晶体作为电解水的催化剂在电解水时具有很好催化活性，通过实施例的记载可以看出，本发明提供的镍钴磷晶体作为电解水的催化剂时，其催化活性接近于商业用铂碳电极，可以用于电催化析氢和产氧，而且催化性能稳定，具有很好的工业应用前景。

本发明还提供了一种镍钴磷晶体的制备方法，与传统的高温固相反应相比，通过将镍源、钴源、磷源和溶剂混合，得到混合溶液，将得到的混合溶液加热反应，得到式(I)所示的镍钴磷晶体，即一步溶剂热方法，该法操作工艺简单，且合成条件相对温和、且容易控制得到的产品的形貌，还大大地缩短了合成镍钴磷晶体的生长时间，而且降低了反应的温度、节省了能耗；产物产率较高，成本较低，可用于大规模化工业生产。

附图说明

图1为本发明实施例1制备得到的镍钴磷晶体的透射电镜图；

图2为本实施例1制备得到的镍钴磷晶体的X射线衍射谱图；

图3为将本发明所述的镍钴磷(NiCoP)晶体作为电催化析氢的催化剂时的极化曲线；

图4为将本发明所述的镍钴磷(NiCoP)晶体作为电催化产氧的催化剂时的极化曲线；

图5为将本发明所述的镍钴磷(NiCoP)晶体作为电催化析氢的催化剂时的循环稳定性能曲线；