本申請涉及電催化劑，尤其涉及一種cop@cofep@cc電催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、過渡金屬磷化物(tmps)，作為一類新型的電催化劑，近年來在電催化水裂解領(lǐng)域展現(xiàn)出了令人矚目的性能。如cop和fep等，因其獨特的電子結(jié)構(gòu)和良好的催化活性，成為研究者們關(guān)注的焦點。它們不僅能夠有效地催化oer和her反應，而且在穩(wěn)定性和耐久性方面也表現(xiàn)出色。

2、陰離子/陽離子摻雜和異質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建是提高過渡金屬磷化物的電催化性能常用的方法。通過引入其他元素進行摻雜，可以優(yōu)化tmps的電子結(jié)構(gòu)，提高催化活性。而異質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建則能夠進一步增強電子傳輸能力，促進反應物的吸附和產(chǎn)物的脫附，從而提高催化效率。

3、盡管過渡金屬磷化物在電催化水裂解領(lǐng)域取得了進展，但仍然存在一些不足。其中，最突出的問題是其在固液界面的電子轉(zhuǎn)移能力仍然不夠理想。這限制了催化劑與反應物之間的電子傳輸效率，從而影響了催化性能的提升。此外，邊界電子補充不足和傳質(zhì)障礙也是當前需要解決的問題。

4、因此，如何開發(fā)新的制備方法和改性策略，提高過渡金屬磷化物的電催化性能，成為待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、在本申請實施例中，通過提供一種cop@cofep@cc電催化劑及其制備方法，解決了如何開發(fā)新的制備方法和改性策略，提高過渡金屬磷化物的電催化性能的問題。

2、第一方面，本申請實施例提供了一種cop@cofep@cc電催化劑的制備方法，包括：將co(no3)26h2o、fe(no3)39h2o、尿素和nh4f溶解于超純水中，獲得透明溶液；進行碳布預處理，將預處理后的碳布放入所獲得的透明溶液中，在120℃～160℃下進行水熱反應，獲得前驅(qū)體cofe(oh)@cc；將前驅(qū)體cofe(oh)@cc放入2-甲基咪唑與乙醇的第二混合溶液中浸泡8～24h，獲得帶有zif包覆層的前驅(qū)體cofe(oh)@cc，將其取出并放入烘箱中，在40～80℃下保存8h，獲得前驅(qū)體cofe(oh)@zif@cc；在氫氬混合氣中，將磷源和前驅(qū)體cofe(oh)@zif@cc在250℃～600℃下進行磷化退火處理，獲得cop@cofep@cc電催化劑。

3、進一步地，所述碳布預處理包括：將碳布放入濃度為0.5～4.0mol/l的硝酸溶液中，在40～80℃的溫度下，對碳布進行超聲洗滌，持續(xù)時間為2～6h；將碳布從硝酸溶液中取出，分別在超純水和乙醇中各進行1h的超聲洗滌；將洗滌后的碳布置于60～80℃的烘箱中，烘烤1h，完成碳布預處理。

4、進一步地，所述將預處理后的碳布放入所獲得的透明溶液中，在120℃～160℃下進行水熱反應，獲得前驅(qū)體cofe(oh)@cc，包括：將所獲得的透明溶液分批倒入聚四氟乙烯內(nèi)襯的容器中；將預處理后的碳布放入裝有透明溶液的聚四氟乙烯內(nèi)襯的容器中；用超聲波對聚四氟乙烯內(nèi)襯的容器中的碳布進行清洗；將裝有碳布和透明溶液的聚四氟乙烯內(nèi)襯的容器放入不銹鋼高壓釜中；將不銹鋼高壓釜放入烘箱中，在120℃～160℃下進行水熱反應，持續(xù)時間為5～10h；水熱反應結(jié)束后，將高壓釜自然冷卻到室溫；用乙醇和去離子水依次沖洗碳布，以去除表面的殘留物；將沖洗后的碳布放入烘箱中，在50～100℃的溫度下干燥8h，以獲得前驅(qū)體cofe(oh)@cc。

5、進一步地，所述將前驅(qū)體cofe(oh)@cc放入2-甲基咪唑與乙醇的第二混合溶液中浸泡8～24h，獲得帶有zif包覆層的前驅(qū)體cofe(oh)@cc，將其取出并放入烘箱中，在40～80℃下保存8h，獲得前驅(qū)體cofe(oh)@zif@cc，包括：將2-甲基咪唑溶解在含有水和乙醇的第一混合溶液中，確保2-甲基咪唑完全溶解，形成第二混合溶液；第二混合溶液中質(zhì)量比2-甲基咪唑、水、乙醇＝1:5～8:5～8；將前驅(qū)體cofe(oh)@cc放入第二混合溶液中，讓前驅(qū)體cofe(oh)@cc浸泡8～24h，獲得帶有zif包覆層的前驅(qū)體cofe(oh)@cc；浸泡結(jié)束后，將前驅(qū)體cofe(oh)@cc從第二混合溶液中取出，并放入烘箱中，在40～80℃下保存8h，以獲得前驅(qū)體cofe(oh)@zif@cc。

6、進一步地，所述在氫氬混合氣中，將磷源和前驅(qū)體cofe(oh)@zif@cc在250℃～600℃下進行磷化退火處理，獲得cop@cofep@cc電催化劑，包括：將磷源放置于瓷舟的上游位置；將前驅(qū)體cofe(oh)@zif@cc放置于瓷舟的下游位置；將裝有磷源和前驅(qū)體cofe(oh)@zif@cc的瓷舟放入管狀爐中，通入氬氣和氫氣，形成氫氬混合氣；以3℃/min的速度加熱管狀爐，加熱到250℃～600℃，并保持此溫度范圍2～5h，進行磷化退火處理，獲得反應體系；讓反應體系在氬氣環(huán)境中自然冷卻至室溫，以獲得cop@cofep@cc電催化劑。

7、進一步地，透明溶液中摩爾比co(no3)26h2o：fe(no3)39h2o：尿素：nh4f＝2～3:1:8～12:8～12。

8、進一步地，所述磷源包括nah2po2、紅磷、白磷、三氯化磷中的一種或多種。

9、第二方面，本申請實施例提供了一種cop@cofep@cc電催化劑，該cop@cofep@cc電催化劑通過第一方面的制備方法得到。

10、本申請實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果：

11、本申請實施例提供了一種cop@cofep@cc電催化劑及其制備方法，通過將co(no3)26h2o、fe(no3)39h2o、尿素和nh4f溶解于超純水中并進行水熱反應，成功合成了具有特定結(jié)構(gòu)和組成前驅(qū)體cofe(oh)@cc，并牢固地負載在碳布上。這一步驟確保了催化劑的高活性和穩(wěn)定性。進一步的zif包覆處理不僅增加了催化劑的比表面積，還優(yōu)化了其孔隙結(jié)構(gòu)，有利于反應物的擴散和產(chǎn)物的釋放，從而提高了催化效率。磷化退火處理將前驅(qū)體cofe(oh)@zif@cc轉(zhuǎn)化為具有優(yōu)異導電性和催化活性的cop和cofep復合結(jié)構(gòu)，進一步提升了催化劑的性能。磷化后的cop和cofep具有良好的導電性，能夠高效地傳遞電子，從而解決了邊界電子補充不足的問題。碳布作為基底材料，其優(yōu)異的導電性也為整個催化劑提供了良好的電子傳遞通道。zif包覆層形成的多孔結(jié)構(gòu)有利于反應物分子的擴散和吸附，以及產(chǎn)物分子的脫附和擴散，從而降低了傳質(zhì)障礙。這種多孔結(jié)構(gòu)還增加了催化劑與反應物的接觸面積，提高了催化反應的效率。通過設(shè)計的制備步驟和優(yōu)化的反應條件，獲得的cop@cofep@cc電催化劑具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和耐久性。在長時間的催化反應過程中，催化劑能夠保持其結(jié)構(gòu)和組成的穩(wěn)定性，從而確保催化性能的持續(xù)發(fā)揮。解決了如何開發(fā)新的制備方法和改性策略，提高過渡金屬磷化物的電催化性能的問題。

技術(shù)特征：

1.一種cop@cofep@cc電催化劑的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的cop@cofep@cc電催化劑的制備方法，其特征在于，所述碳布預處理包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的cop@cofep@cc電催化劑的制備方法，其特征在于，所述將預處理后的碳布放入所獲得的透明溶液中，在120℃～160℃下進行水熱反應，獲得前驅(qū)體cofe(oh)@cc，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的cop@cofep@cc電催化劑的制備方法，其特征在于，所述將前驅(qū)體cofe(oh)@cc放入2-甲基咪唑與乙醇的第二混合溶液中浸泡8～24h，獲得帶有zif包覆層的前驅(qū)體cofe(oh)@cc，將其取出并放入烘箱中，在40～80℃下保存8h，獲得前驅(qū)體cofe(oh)@zif@cc，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的cop@cofep@cc電催化劑的制備方法，其特征在于，所述在氫氬混合氣中，將磷源和前驅(qū)體cofe(oh)@zif@cc在250℃～600℃下進行磷化退火處理，獲得cop@cofep@cc電催化劑，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的cop@cofep@cc電催化劑的制備方法，其特征在于，透明溶液中摩爾比co(no3)26h2o：fe(no3)39h2o：尿素：nh4f＝2～3:1:8～12:8～12。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的cop@cofep@cc電催化劑的制備方法，其特征在于，所述磷源包括nah2po2、紅磷、白磷、三氯化磷中的一種或多種。

8.一種cop@cofep@cc電催化劑，其特征在于，cop@cofep@cc電催化劑通過權(quán)利要求1～7任一項所述的制備方法得到。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種CoP@CoFeP@CC電催化劑及其制備方法，包括：將Co(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;2</subgt;6H<subgt;2</subgt;O、Fe(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;3</subgt;9H<subgt;2</subgt;O、尿素和NH<subgt;4</subgt;F溶解于超純水中，獲得透明溶液，將預處理后的碳布放入獲得的透明溶液中，在120℃～160℃下進行水熱反應，獲得前驅(qū)體CoFe(OH)@CC，將其放入2?甲基咪唑與乙醇的第二混合溶液中浸泡，獲得前驅(qū)體CoFe(OH)@CC，將其取出并放入烘箱中，獲得前驅(qū)體CoFe(OH)@ZIF@CC；在氫氬混合氣中，將磷源和前驅(qū)體CoFe(OH)@ZIF@CC在250℃～600℃下進行磷化退火處理，獲得CoP@CoFeP@CC電催化劑。解決了如何提高過渡金屬磷化物的電催化性能的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：孫東峰,強鵬鵬,余愿,丁書凱
受保護的技術(shù)使用者：陜西科技大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9