[发明专利]一种钒掺杂过渡金属氮化物的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及渡金属氮化物的制备技术领域，尤其涉及一种钒掺杂过渡金属氮化物的制备方法及其应用。所述方法包括：将镍源、钼源和钒源混合均匀，在泡沫镍基底上水热生长钒掺杂的NiMoO₄·xH₂O前驱体；将所得到的钒掺杂的NiMoO₄·xH₂O前驱体进行高温氮化处理，即得到钒掺杂的Ni_0.2Mo_0.8N电极。本发明在析氢和析氧方面均具有较低的过电位和较快的动力学速率，表现出优异的电催化分解水性能。另外，本发明制备的钒掺杂的Ni_0.2Mo_0.8N电极材料在析氢和析氧方面均展现出了优异的稳定性。

技术领域

本发明涉及过渡金属氮化物的制备技术领域，尤其涉及一种钒掺杂过渡金属氮化物的制备方法及其应用。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

由于化石燃料储量有限且不可再生，因此随着社会的发展，能源危机变得日益严重。氢能源由于具有高燃烧值，清洁无污染且可再生的优势，近些年来受到了人们越来越多的关注。在众多析氢技术当中，电催化分解水析氢作为一项较为切实可行的技术目前也得到了越来越多的关注。电催化分解水分为阴极析氢和阳极析氧两个部分。目前性能最好且应用最多的析氢和析氧催化剂分别是贵金属Pt/C和RuO₂/IrO₂。由于贵金属储量稀少且价格昂贵，因此，发展高效的非贵金属基电催化析氢和析氧材料来取代贵金属成为了当前研究的重点。在众多备选的非贵金属基电催化分解水材料中，过渡金属氮化物，特别是NiMoN类化合物，由于其具有较高的导电性，较强的耐腐蚀性因而备受研究者的青睐，例如，专利文献201910223899.6公开了一种碳包覆氮化镍钼复合材料，该材料以氮化镍钼合金为内核，将其与含氮碳的有机物固体混合加热后得到碳包覆氮化镍钼复合材料，展现了优良的电催化析氢性能和抗氧化性能，而且具有良好的耐蚀性。

发明内容

然而，本发明人研究发现：由于NiMoN对水，对活性氢以及含氧中间体的吸附仍然没有达到理想的程度，因此通过NiMoN分解水的过电位仍然较大，仍然不能满足目前的需求。

为此，本发明基于过渡金属氮化物，提出了一种钒掺杂Ni_0.2Mo_0.8N的制备方法，以进一步降低过渡金属氮化物NiMoN分解水的过电位，将这种材料用于电催化分解水时，表现出了优异的分解水效果，而且分解水的过电位得到了有效降低。

本发明第一目的：提供一种钒掺杂Ni_0.2Mo_0.8N的制备方法。

本发明第二目的：提供所述方法制备的钒掺杂Ni_0.2Mo_0.8N的应用。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开一种钒掺杂Ni_0.2Mo_0.8N的制备方法，包括如下步骤：

(1)通过水热法合成钒掺杂的NiMoO₄·xH₂O材料。

(2)将钒掺杂的NiMoO₄·xH₂O材料作为前驱体，通过高温氮化处理，得到钒掺杂的Ni_0.2Mo_0.8N。

其次，本发明公开所述方法制备的钒掺杂Ni_0.2Mo_0.8N在电催化分解水中的应用，如用于电催化分解水制备氢气。