[发明专利]一种MnCoP催化剂、制备和应用

说明书

本发明公开了一种MnCoP催化剂、制备和应用，制备的步骤为：（1）配置电解液：将氯化钴、硫酸锰、次亚磷酸钠、硼酸混合于水溶液中，获得电解液；（2）制备MnCoP催化剂：将清洗洁净的多孔基体材料浸渍在所述电解液中，之后将所述多孔基体材料与电源负极相连，用于电解装置的阴极，之后电镀，得到负载在多孔基体材料上的MnCoP的催化材料。本发明不需要表面催化剂就可以使金属充分镀在载体上，只需两步即可合成一种结合力好、面积大、催化性能高效的用于硼氢化钠水解、电解水制氢的双功能MnCoP催化剂。

技术领域

本发明属于氢能及燃料电池领域，具体涉及一种MnCoP催化剂、制备和应用。

背景技术

氢能是一种清洁能源，作为零碳能源越来越受到消费者青睐。相对传统能源如石油、天然气、煤，氢能具有以下优点：（1）燃烧热值很高，燃烧同等质量的氢产热约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍；（2）燃烧的产物是水，水是世界上最干净的能源，而且资源储量丰富。目前科学家们正在探索能够大量而廉价产氢的新技术，而利用水电解产氢虽然操作方便，原材料易于获得，但是产同样的氢所消耗的成本实在太大。由于在常温及正常大气压下，H₂极易燃烧爆炸，性能非常不稳定，因此，在保管和装卸的过程中不太安全，存在危险性。近年来, 许多先进的能量储存和转换技术得到了迅猛发展, 如硼氢化钠水解和电解水制氢技术等，利用这些技术能够有效实现化学能与电能的转换，对高效利用可再生洁净能源、缓解能源危机和环境污染发挥着重要作用，这些能量转换器件的核心是电化学过程：其中在催化剂存在下，硼氢化钠在碱性水溶液中可水解产生氢气和偏硼酸钠，反应如下：NaBH₄ + 2H₂O →4H₂↑+ NaBO₂；水的电解分为两个半反应，分别为氢气析出反应(HER)和氧气析出反应(OER)。

在电催化反应的过程中，高效的电催化剂能够有效降低反应过程所需的能耗. 因此研究高效的电催化剂成为可持续能源技术探索的重中之重,

目前，现有技术中制氢用催化剂以Pt、Ru贵金属及其合金颗粒催化剂为主，缺点是成本高、难回收、反应不易控制且步骤繁杂、时间较长，因此，开发基于非贵金属的高效硼氢化钠水解和电解水制氢的双功能催化剂变得非常重要，钴（Co）由于其良好的催化性能而成为科学家们十分关注的非贵金属，目前相当多的研究致力于基于钴的化合物用作硼氢化钠水解或析氢的均相分子催化剂。尤其是钴基磷化物具有较高的电催化活性，受到很多研究人员关注，而锰（Mn）元素在自然界中储量丰富，3d轨道未充满，可以掺杂Mn实现电子结构和形貌尺寸双调控，有效提高电催化活性。。

发明内容

针对现有技术中电解催化制氢用催化剂所存在的问题，本发明提出一种用于硼氢化钠水解、电解水制氢的双功能MnCoP催化剂、制备和应用。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种MnCoP催化剂的制备方法，包括以下步骤：

配置电解液：将氯化钴、硫酸锰、次亚磷酸钠、硼酸混合于水溶液中，获得电解液；

制备MnCoP催化剂：将清洗洁净的多孔基体材料浸渍在所述电解液中，之后将所述多孔基体材料与电源负极相连，用于电解装置的阴极，之后电镀，得到负载在多孔基体材料上的MnCoP的催化材料。

作为本发明的进一步改进，所述电解液中

所述氯化钴的浓度为11.9-95.2g/L；

所述硫酸锰的浓度为1.7-10.15g/L；

所述次亚磷酸钠的浓度为8.8-43.88g/L。

作为本发明的进一步改进，所述硼酸的浓度为25-45g/L。

作为本发明的进一步改进，所述多孔基体材料的面密度200-300g/m²。

作为本发明的进一步改进，所述多孔基体材料选用碳纤维布或泡沫镍中的任一种。