本發(fā)明涉及催化劑制備，尤其涉及一種多孔花狀p摻雜co9s8復(fù)合物及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、近年來，過渡金屬硫化物因其成本低、導(dǎo)電性好、易于合成等優(yōu)點(diǎn)，已被用作優(yōu)良的電解水催化劑。其中，鈷的硫化物(如cos、cos2、co9s8等)因其良好的催化活性一直是電催化劑領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。然而，基于硫化鈷的電催化劑在電解水領(lǐng)域仍存在許多局限性，如循環(huán)穩(wěn)定性差、水分解吉布斯自由能高、催化活性位點(diǎn)低等。為了克服這些挑戰(zhàn)，研究人員采取了各種策略，包括構(gòu)建異質(zhì)結(jié)構(gòu)、摻雜外來原子、相工程等。其中，在硫化鈷中摻入外來原子被認(rèn)為是優(yōu)化硫化鈷催化活性的可行途徑，因?yàn)樵诹蚧捊Y(jié)構(gòu)中引入外來原子不僅能調(diào)整電子結(jié)構(gòu)，還能降低水分裂過程中吸附氫/氧的自由能。

2、現(xiàn)有技術(shù)公開了利用氮摻雜co9s8作為催化劑，但是所得催化劑對(duì)電解水制氫的催化活性低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種多孔花狀p摻雜co9s8復(fù)合物及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供的制備方法制得的多孔花狀p摻雜co9s8復(fù)合物對(duì)電解水制氫具有優(yōu)異的催化活性。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種多孔花狀p摻雜co9s8復(fù)合物的制備方法，包括以下步驟：

4、將鈷鹽分散于水-乙醇混合溶劑中，得到鈷鹽溶液；

5、將碳布浸漬于所述鈷鹽溶液中，浸漬完成后，向所述鈷鹽溶液中加入硫源，得到的混合體系進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到碳布co9s8復(fù)合物；

6、將所述碳布co9s8復(fù)合物和磷源混合，進(jìn)行磷化，得到所述多孔花狀p摻雜co9s8復(fù)合物；

7、所述鈷鹽包括醋酸鈷。

8、優(yōu)選地，所述水-乙醇混合溶劑中，水和乙醇的體積比為3～10:1～2；所述鈷鹽溶液的濃度為0.025～0.1mol/l。

9、優(yōu)選地，所述鈷鹽和碳布的用量比為0.1～1mmol:0.01～0.2g。

10、優(yōu)選地，所述浸漬的時(shí)間為30～60min。

11、優(yōu)選地，所述硫源包括硫脲/或硫化鈉；所述鈷鹽和硫源的摩爾比為1:1～15。

12、優(yōu)選地，所述水熱反應(yīng)的溫度為180～220℃，時(shí)間為10～16h。

13、優(yōu)選地，所述磷源為nah2po2，所述碳布co9s8復(fù)合物和磷源的質(zhì)量比為1:1～4。

14、優(yōu)選地，所述磷化的溫度為300～450℃，升溫至所述磷化的溫度的升溫速率為2～5℃/min；所述磷化的時(shí)間為1.5～3.5h；所述磷化在保護(hù)氣氛下進(jìn)行。

15、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的制備方法制得的多孔花狀p摻雜co9s8復(fù)合物。

16、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的多孔花狀p摻雜co9s8復(fù)合物在電解水領(lǐng)域中的應(yīng)用。

17、本發(fā)明提供了一種多孔花狀p摻雜co9s8復(fù)合物的制備方法。

18、本發(fā)明的制備方法，以醋酸鈷為鈷鹽，并將其均勻分散于水-乙醇混合溶劑中，形成鈷鹽溶液；再將碳布浸漬于鈷鹽溶液中，使得鈷鹽能夠快速、均勻地沉積在碳布上；然后加入硫源，在水熱反應(yīng)的條件下形成花狀co9s8；在磷化劑存在的條件下，對(duì)花狀co9s8進(jìn)行磷化，摻入磷的同時(shí)，還能夠在花狀結(jié)構(gòu)上引入多孔結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的制備方法得到的p摻雜co9s8復(fù)合物呈現(xiàn)出多孔納米花狀形態(tài)，其可提供高比表面積和豐富的電子傳輸通道。p摻雜co9s8復(fù)合物在10ma/cm2下展現(xiàn)出的電解水析氧與析氫性能分別為271mv和80mv。實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果表明，在co9s8中引入p原子可以極大地調(diào)整co9s8電子結(jié)構(gòu)，促進(jìn)co9s8的電荷再分布，并優(yōu)化水分裂的能量勢壘。

技術(shù)特征：

1.多孔花狀p摻雜co9s8復(fù)合物的制備方法，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述水-乙醇混合溶劑中，水和乙醇的體積比為3～10:1～2；所述鈷鹽溶液的濃度為0.025～0.1mol/l。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鈷鹽和碳布的用量比為0.1～1mmol:0.01～0.2g。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的制備方法，其特征在于，所述浸漬的時(shí)間為30～60min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述硫源包括硫脲/或硫化鈉；所述鈷鹽和硫源的摩爾比為1:1～15。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或3或5所述的制備方法，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的溫度為180～220℃，時(shí)間為10～16h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述磷源為nah2po2，所述碳布co9s8復(fù)合物和磷源的質(zhì)量比為1:1～4。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的制備方法，其特征在于，所述磷化的溫度為300～450℃，升溫至所述磷化的溫度的升溫速率為2～5℃/min；所述磷化的時(shí)間為1.5～3.5h；所述磷化在保護(hù)氣氛下進(jìn)行。

9.權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的制備方法制得的多孔花狀p摻雜co9s8復(fù)合物。

10.權(quán)利要求9所述的多孔花狀p摻雜co9s8復(fù)合物在電解水領(lǐng)域中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種多孔花狀P摻雜Co9S8復(fù)合物及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明將鈷鹽(包括醋酸鈷)分散于水?乙醇混合溶劑中，得到鈷鹽溶液；將碳布浸漬于鈷鹽溶液中，浸漬完成后，向鈷鹽溶液中加入硫源，進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到碳布Co<subgt;9</subgt;S<subgt;8</subgt;復(fù)合物；將碳布Co<subgt;9</subgt;S<subgt;8</subgt;復(fù)合物和磷源混合，進(jìn)行磷化，得到多孔花狀P摻雜Co<subgt;9</subgt;S<subgt;8</subgt;復(fù)合物。本發(fā)明所得P摻雜Co<subgt;9</subgt;S<subgt;8</subgt;復(fù)合物呈現(xiàn)出多孔納米花狀形態(tài)，其可提供高比表面積和豐富的電子傳輸通道。P摻雜Co<subgt;9</subgt;S<subgt;8</subgt;復(fù)合物在10mA/cm<supgt;2</supgt;下展現(xiàn)出的電解水析氧與析氫性能分別為271mV和80mV。

技術(shù)研發(fā)人員：張芳芳,錢永騰,羅小會(huì),宋宇鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：金華職業(yè)技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/6/26