[发明专利]铁钴磷氮掺杂碳纳米纤维的制备方法和应用

权利要求书

1.一种铁钴磷氮掺杂碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)将聚丙烯腈加到N,N-二甲基甲酰胺溶液中，溶解后，加入乙酸钴，混合后得到电纺溶液，静电纺丝后得到乙酸钴-聚丙烯腈纤维薄膜；

(2)将铁氰化钾水溶液加入到乙酸钴-聚丙烯腈纤维薄膜有机溶液中，混合后进行反应，将产物干燥后得到核壳结构的乙酸钴-聚丙烯腈@铁氰化钴纤维；

(3)将步骤(2)所得纤维在惰性气氛中煅烧，碳化后得到钴铁氮掺杂碳纳米纤维；

(4)将所述钴铁氮掺杂碳纳米纤维磷化后，得到所述铁钴磷氮掺杂碳纳米纤维。

2.根据权利要求1所述制备方法，其中，步骤(1)中，所述乙酸钴占聚丙烯腈的比例为(0.5-2.0)mmol/g，优选为(1.0-2.0)mmol/g。

3.根据权利要求1或2所述制备方法，其中，步骤(1)中，所述静电纺丝过程所用设备中含有注射泵，控制电纺溶液在注射泵中的流速为0.2-1.0mL/h，注射泵针头到接收板的距离为10-20cm，电压为7-15KV。

4.根据权利要求1-3任一项所述制备方法，其中，步骤(2)中，所述铁氰化钾与乙酸钴的摩尔比为(2.0-5.5)：1，优选为(2.0-3.5)：1。

5.根据权利要求1-4任一项所述制备方法，其中，步骤(3)的煅烧温度为700-900℃。

6.根据权利要求1-5任一项所述制备方法，其中，步骤(4)中，所述磷化过程包括下述步骤：

将放有次磷酸钠的瓷舟放在气体的上游，将步骤(3)所得碳纳米纤维放在气体的下游进行磷化；所述磷化温度为300-400℃。

7.根据权利要求6所述制备方法，其中，在步骤(4)中，步骤(3)所得碳纳米纤维与次磷酸钠的质量比为1：(2-30)，优选为1：(25-30)。

8.一种铁钴磷氮掺杂碳纳米纤维，其特征在于，由权利要求1-7任一项所述方法制备得到。

9.根据权利要求8所述铁钴磷氮掺杂碳纳米纤维，其中，所述铁钴磷氮掺杂碳纳米纤维包含一维碳纳米纤维骨架，所述碳纳米纤维骨架上含有掺杂元素，包括氮元素、磷元素、铁元素和钴元素，所述氮元素占所述碳纳米纤维总质量的2.0-2.5％，所述磷元素占所述碳纳米纤维总质量的4.0-4.5％，所述铁元素占所述碳纳米纤维总质量的4.4-4.6％，所述钴元素占所述碳纳米纤维总质量的3.4-3.6％。

10.一种析氢电极材料，其特征在于，包含权利要求8或9所述铁钴磷氮掺杂碳纳米纤维。

11.一种析氢电极，其特征在于，包含权利要求10所述析氢催化剂电极材料。

12.权利要求8或9所述铁钴磷氮掺杂碳纳米纤维、权利要求10所述析氢电极材料或权利要求11所述析氢电极在电解水制氢领域的应用。