[发明专利]一种C3

说明书

本发明提供一种C₃N₄修饰的Co₃O₄自负载超薄多孔纳米片及其制备方法和应用，属于自负载型材料和催化技术领域。本发明采用三聚氰胺辅助热锻烧策略，成功制备一种C₃N₄修饰的Co₃O₄自负载超薄多孔纳米片，其具有超薄的厚度，负载量可控等优点，且结构稳定，同时经试验证明其在电催化OER方面具有非常优异的性能，因此本发明具有良好的实际应用之价值。

技术领域

本发明属于自负载型材料和催化技术领域，具体涉及一种C₃N₄修饰的 Co₃O₄自负载超薄多孔纳米片及其制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分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。

随着化石能源的逐渐减少，全球能源危机以及由化石能源燃烧所带来的环境问题日益显现。可再生的、绿色的新能源技术成为科技发展的一个重要方向。目前，可开发利用的、可再生的、绿色的新能源包括太阳能、风能、潮汐能等，然而这三种新能源却受到天气、季节和地域等因素的影响而不能全球大规模利用。但是占地表面积四分之三的水能，因其清洁、绿色、可再生、不受天气、季节和地域等因素的影响而被世界各国在能源发展战略中放首位。因此通过电解水将电能存储为化学能是个很有应用前景的新能源技术。电催化水分解是由阴极上的析氢反应(HER)和阳极上的析氧反应(OER) 这两个半反应组成。但是由于析氧反应涉及到4个电子的转移和氧-氧键的形成，是一个相对缓慢的反应，因此提高OER的速率对电解水反应至关重要。 Ir和Ru基的化合物是最好的OER催化剂，但是稀缺性和高成本阻碍了这类催化剂的工业化推广。因此，开发高效的非贵金属基的OER催化剂具有很大的吸引力和挑战。

过渡金属基OER催化剂是目前研究的热点催化剂，主要分为两类：第一类为颗粒型催化剂，这类催化剂或有特殊的纳米结构，比如多孔结构、空心结构、超薄纳米片和异质结构等；或是具有特殊组成，比如硫化物、磷化物、氧化物、磷氧化物、氢氧化物等。尽管这类颗粒型催化剂可以通过掺杂金属或贵金属、制造缺陷或者与其他纳米材料杂化等方式为OER提供大量的活性位点。但是将这类催化剂涂覆在集电器(泡沫镍、Ti网板、铜泡沫、碳布等)上所必需的聚合物粘合剂将覆盖活性位点，这就增大了电催化电阻，降低了颗粒催化剂的OER性能。除此之外，在大电流或长期试验过程中这类催化剂很容易从集电器上脱落。催化活性材料直接生长在集电器上的自负载型催化剂就解决了颗粒催化剂所面临的这两个问题，而且自负载型催化剂还具有很好的导电性和大的固-液接触面，这些都有益于OER性能的提高。但是这类自负载型催化剂由于催化活性材料的负载量不可控以及高密度分布导致这类催化剂具有较高的塔菲尔斜率，使其在高电流下需要的过电势也很大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种C₃N₄修饰的Co₃O₄自负载超薄多孔纳米片及其制备方法和应用。本发明采用三聚氰胺辅助热锻烧策略，成功制备一种C₃N₄修饰的Co₃O₄自负载超薄多孔纳米片，其具有超薄的厚度，负载量可控等优点，且结构稳定，同时经试验证明其在电催化OER方面具有非常优异的性能，因此本发明具有良好的实际应用之价值。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：