[发明专利]一种负载在碳布上的N、Mo共掺杂Co纳米材料及其制备方法

说明书

一种负载在碳布上的N、Mo共掺杂Co纳米材料及其制备方法。其特征是所述负载在碳布上的N、Mo共掺杂Co纳米材料具有片状结构，N、Mo均匀的掺杂在Co纳米片上。制备所述负载在碳布上的N、Mo共掺杂Co纳米材料方法为：将硝酸钴、钼酸铵的水溶液及碳布置于水热反应釜中，在温度为100‑200℃条件下进行水热反应；反应结束后，将碳布取出并洗涤至pH值达到7，然后将碳布在烘箱中烘干。

技术领域

本发明属于Co纳米材料技术领域，特别涉及一种负载在碳布上的N、Mo共掺杂Co纳米材料及其制备方法。

背景技术

Co是一种成本相对低廉的金属，在新能源材料催化转化领域有着广泛的应用。

Co的应用与其晶体结构及元素组成有着密切的关系。研究发现Co_xMo_y的合金能明显提高电催化析氢活性，但与贵金属Pt相比还有一定的差距。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种负载在碳布上的N、Mo共掺杂的Co纳米材料及其制备方法，本制备方法过程简单、可控，最终样品N、Mo共掺杂Co纳米片材料具有优异的电催化析氢活性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种负载在碳布上的N、Mo共掺杂Co纳米材料，具有片状结构，其中Co负载在碳布上，N、Mo均匀掺杂分布在Co纳米片上。

其中，N、Mo的重量占N、Mo、Co总重量的2％，N、Mo、Co均以化合物的形态存在。

本发明还提供了所述负载在碳布上的N、Mo共掺杂Co纳米材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)，将硝酸钴、钼酸钠加入去离子水中搅拌至完全溶解；

步骤(2)，将步骤(1)所得溶液转移到水热反应釜中，并放入一块经硝酸浸泡的碳布，且碳布处于竖直状态，密封后于100-200℃下反应6～20h；

步骤(3)，反应完毕后，将碳布用去离子水冲洗，直至反应产物的pH值达到7，然后将碳布烘干，制得负载于碳布上的Co_xMo_yO_zH_m的前驱体；

步骤(4)，将步骤(3)得到的碳布剪成条状，然后将其放入到载气为氨气的管式炉中于300～350℃下反应2～4小时，得到负载于碳布上的N掺杂钼酸钴(N-CoMoO₄)；

步骤(5)，将得到N掺杂钼酸钴材料作为工作电极，碳棒作为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，置于KOH溶液中，在电势-1.5V下，反应10～20h；

步骤(6)，反应完毕后，将步骤(5)中的碳布用去离子水冲洗，直至反应产物的pH值达到7，然后将碳布烘干，制得负载在碳布上的N、Mo共掺杂Co纳米材料。

优选地，所述步骤(1)中，硝酸钴和钼酸钠的用量均为4～8mmol，去离子水的用量为40ml。

优选地，所述步骤(2)中，水热反应釜具有聚四氟乙烯内衬，容量50ml。

优选地，所述步骤(2)中，碳布经硝酸浸泡100小时。

优选地，所述步骤(3)和步骤(6)中，将碳布于50～100℃的烘箱中烘烤6～24h。

优选地，所述步骤(4)中，将碳布剪成1cm×3cm大小的长条状。

优选地，所述步骤(5)中，KOH溶液的浓度为1mol/L。

与现有技术相比，本发明制备的N、Mo共掺杂Co纳米片材料中，N、Mo原子级的分散在Co纳米片上，因而具有优异的电催化析氢活性。

附图说明