[发明专利]一种双金属钴钌-氮磷掺杂多孔碳电催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种双金属钴钌-氮磷掺杂多孔碳电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将壳聚糖溶解于酸溶液中，加入磷酸，搅拌均匀后，加入甲醛，60～90℃下反应8～12h，冷却至室温，透析，冷冻干燥，得到磷酸化壳聚糖气凝胶；

(2)将磷酸化壳聚糖气凝胶和Co(NO₃)₂·6H₂O加入水中，加热溶解，逐滴加入氯化钌溶液，在5～20min内滴加完，然后加热蒸干溶剂，得到的固体产物在氮气或惰性气体环境下进行碳化处理，研磨，酸洗，抽滤，干燥，得到CoRu@NPC电催化剂。

2.根据权利要求1所述一种双金属钴钌-氮磷掺杂多孔碳电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述Co(NO₃)₂·6H₂O和氯化钌溶液中的氯化钌的摩尔比为1：(0.2～0.4)；所述磷酸化壳聚糖气凝胶和Co(NO₃)₂·6H₂O的质量比为(1.72～6.88)：1。

3.根据权利要求1或2所述一种双金属钴钌-氮磷掺杂多孔碳电催化剂的制备方法，其特征在于，所述碳化处理的温度为700～900℃，碳化时间为1～4h。

4.根据权利要求3所述一种双金属钴钌-氮磷掺杂多孔碳电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述壳聚糖在酸溶液中的质量浓度为5.9～17.9g/L；所述壳聚糖的质量与磷酸的摩尔比为(0.1～1.79)g：(1～20)mmol；所述磷酸与甲醛的摩尔比为1：(0.5～2)。

5.根据权利要求4所述一种双金属钴钌-氮磷掺杂多孔碳电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述酸溶液为体积浓度为1～4％的醋酸溶液；所述磷酸以磷酸溶液的形式加入，其中磷酸溶液的浓度为1～4mmol/L。

6.根据权利要求4所述一种双金属钴钌-氮磷掺杂多孔碳电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述磷酸化壳聚糖气凝胶在水中的质量浓度为1～20g/L；所述氯化钌溶液的浓度为2～6mmol/L；所述加热蒸干溶剂的温度为60～90℃。

7.根据权利要求4所述一种双金属钴钌-氮磷掺杂多孔碳电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述透析时间为24～60h；所述冷冻干燥的温度为-50～-20℃，时间为2～4天；

步骤(2)所述加热溶解的温度为50～80℃；所述研磨的时间为5～20min；所述酸洗所用的酸试剂为浓度为0.5～2mol/L的盐酸溶液；所述酸洗的时间为5～10h；所述干燥的温度为50～80℃。

8.权利要求1～7任一项所述方法制得的一种双金属钴钌-氮磷掺杂多孔碳电催化剂。

9.权利要求8所述一种双金属钴钌-氮磷掺杂多孔碳电催化剂在催化电解水析氢反应中的应用，其特征在于，所述电解水析氢反应的电解质溶液的pH为0～14。

10.根据权利要求9所述一种双金属钴钌-氮磷掺杂多孔碳电催化剂在催化电解水析氢反应中的应用，其特征在于，所述电解质溶液为浓度为(0.5～2)mol/L的H₂SO₄溶液、浓度为(0.1～2)mol/L的KOH溶液或浓度为(1～4)mol/L的PBS缓冲溶液。