[发明专利]百合花状氮化钨/碳氧化钨复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供百合花状氮化钨/碳氧化钨复合材料及其制备方法与应用，所述方法包括如下步骤：将吡咯、无水乙醇、钨源和超纯水混合均匀后离心，得到沉淀物；将沉淀物干燥后在保护气体下于800～1000℃进行氮化，得到百合花状氮化钨/碳氧化钨复合材料。WN/W₂(C,O)复合材料拥有均一的化学组成、高纯度以及高结晶度，尤其是百合花状自组装体，增加了材料的导电性和比表面积，继而能够提供更多的活性位点参与电化学反应，最终降低电化学反应过程的反应势垒，具有优异电解水析氢性能，提高了产氢效率，有效地提升了电解水性能，具有广阔的应用前景。

技术领域：

本发明属于电化学技术领域，具体为百合花状氮化钨/碳氧化钨复合材料及其制备方法与应用。

背景技术：

当前，寻找新一代可持续发展、绿色环保、经济高效的新能源是当务之急。水分解是产生清洁能源的途径之一，分解产物只有O₂和H₂，没有污染气体的排放，对环境零污染，所以水分解制取氢气受到关注。虽然制取氢气的技术有很多种，但电解水裂解制取氢气被认为是最有潜力的一种，因为它受外部环境的影响因素最小。所以电催化水裂解制取氢气作为一种清洁的可持续能源转化及存储技术是制得氢能的有效途径之一。

过渡金属氮化物由于其优异的催化活性、高机械强度和优良的导电性在电化学领域受到广泛关注。由于其重要性，目前已合成了多种过渡金属氮化物纳米结构，如介孔VN、CoN纳米线、Ni₃N纳米线和介孔WN等等。其中，氮化钨(WN)是一个有前景的贵金属Pt的替代品，作为过渡金属氮化物(TMN)的一种，氮化钨具有高导电性、热稳定性、耐腐蚀性和优异的硬度等优良性能，参加文献[Zhao Y,Lv C,Huang Q,et al.Self-Supported Tungsten/Tungsten Dioxide Nanowires Array as an Efficient Electrocatalyst in HydrogenEvolution Reaction[J].Rsc Advances,2016,6(92).]。此外，氮化钨与碳化钨非常相似，具有类Pt的电子结构。

因此，将氮化钨作为Pt的替代载体材料是非常有必要的，对电解水裂解制取氢气具有重要价值，但在制备氮化钨的过程中，氮化钨合成温度高，表面形貌不可控，导致目前难以得到高效、耐用、低成本的氮化钨复合材料，电解水的催化效率难以提高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供百合花状氮化钨/碳氧化钨复合材料及其制备方法与应用，具有优异电解水析氢性能，有效地提升了电解水性能，具有广阔的应用前景。

本发明是通过以下技术方案来实现：

百合花状氮化钨/碳氧化钨复合材料的制备方法，包括如下步骤：

将吡咯、无水乙醇、钨源和超纯水混合均匀后离心，得到沉淀物；

将沉淀物干燥后在保护气体下于800～1000℃进行氮化，得到百合花状氮化钨/碳氧化钨复合材料。

优选的，所述的钨源为磷酸钨。

进一步，所述吡咯、无水乙醇、磷酸钨和超纯水的比例为1mL：(40～60)mL：(4.8～8)g：(320～400)mL。

优选的，将吡咯、无水乙醇、钨源和超纯水搅拌12～18h后离心，得到沉淀物。

优选的，将所述的沉淀物在该温度下氮化1～3h。

优选的，所述的沉淀物从室温升至该温度，升温速率为5～10℃/min。

优选的，将得到的百合花状氮化钨/碳氧化钨复合材料研磨成粉体。

优选的，所述百合花状氮化钨/碳氧化钨复合材料的直径为0.5～1μm。