一种过渡金属磷化物Co₂P的制备方法及应用的制作方法

专利名称：一种过渡金属磷化物Co₂P的制备方法及应用的制作方法
一种过渡金属磷化物Co2P的制备方法及应用
技术领域：
本发明涉及过渡金属磷化物合成技术，特别是一种过渡金属磷化物Co2P的制备方 法及应用。
背景技术：
过渡金属磷化物作为一种良好的催化剂，广泛应用于氢化脱硫和脱氢加氮，对日 益严重的能源危机和环境问题做出了巨大的贡献。同时，过渡金属磷化物由于具有很好的 抗腐蚀能力而被广泛的应用于电镀材料中。一些过渡金属磷化物由于具有强的氢吸附能 力，并且在氢的电化学氧化中表现出良好的电化学催化活性而引起了人们的极大兴趣，有 作为镍氢电池负极材料的潜在价值。过渡金属磷化物的传统制备方法包括磷化氢或五氯化磷与钴或钴盐的直接还 原；金属有机化学气相沉积；磷酸盐在氢气气氛中程序升温还原法等。最近，溶胶凝胶，溶 剂热等方法也被用来合成磷化物。但是，上述反应方法或者需要较高的反应温度(一般在 1000°以上)，或者是长的反应时间以获取好的晶体，存在原料成本高、生产条件苛刻、工艺 复杂、可控因素少及无法形成批量生产等缺点，不利于过渡金属磷化物的广泛生产及应用。

发明内容本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种过渡金属磷化物Co2P的制备方法及 应用，该方法工艺简单、不需要高温高压和程序升温等复杂的操作，原料价格低、能耗低、制 备成本低，无环境污染；将制备的产物应用于模拟镍氢电池，显示良好的电化学可逆性。本发明的技术方案一种过渡金属磷化物Co2P的制备方法，步骤如下1)以钴盐和次磷酸盐为混合前躯体，将其溶于去离子水中，搅拌至完全溶解；2) 将所得前躯体溶液烘干；3)将烘干的前躯体粉末装入管式炉中，在氩气氛围下煅烧；4)冷 却至室温，将所得产物用去离子水洗涤后进行真空干燥，即可制得过渡金属磷化物Co2P。所述钴盐为草酸钴、氯化钴、硫酸钴、碳酸钴、乙酸钴、碱式碳酸钴或氢氧化钴。所述次磷酸盐为次磷酸铵、次磷酸钾、次磷酸钠或次磷酸。所述钴盐和次磷酸盐的混合质量比为Co2+ H2PO2- = 1 1 5，去离子水的用量 为钴盐和次磷酸盐总质量的25-40倍。所述前体溶液的烘干温度为(20 100) °C。所述前体粉末的煅烧温度为(400 800) °C，煅烧时间为(3 6)小时。所述去离子水洗涤为三次，真空干燥在电热真空干燥箱中进行，真空度 为-0. IMPa。一种所述过渡金属磷化物Co2P的应用，制成模拟镍氢电池。本发明具有下述优点制备所需的主要原料来源丰富，价格低廉，成本较低；工艺 简单，不需要高温高压，程序升温等复杂的步骤，简化了制备流程，降低了能耗；制备过程中不会环境造成污染，适合大规模生产；将制备的产物应用于模拟镍氢电池，显示良好的电化 学可逆性。

图1为实施例1所制备的Co2P的XRD图。图2为实施例2所制备的Co2P的SEM图。图3为实施例3所制备的Co2P的CV图。
具体实施方式

实施例1 称取0. 562g七水合硫酸钴、0. 332g次磷酸铵(Co2+ H2PCV = 1 2),加入25ml 水的去离子水中使其完全溶解，在65°C下搅拌半小时，然后放入烘箱中烘干；将烘干后的 前驱体粉末放入管式炉(天津市中环实验电炉有限公司ZK-1BS)中，在氩气氛保护下于 550°C煅烧6小时；冷却至室温，将所得产物用去离子水洗涤三次后在电热真空干燥箱中进 行真空干燥，真空度为-0. IMPa,即可制得过渡金属磷化物Co2P。图1为所得材料的XRD图，采用Rigaku D/Max ΠΙ型X射线衍射仪(Cu靶ka射 线，波长λ =0.15418nm)。对照标准卡片可以看出，合成的材料为正交晶系(空间群Pnam 62)。实施例2 称取0. 595g六水合氯化钴、0. 652g次磷酸钠(Co2+ H2PCV=I 2. 46)，加入 30ml水，在65°C下搅拌半小时，然后放入烘箱中烘干；将烘干后的前驱体粉末放入管式 炉(天津市中环实验电炉有限公司ZK-1BS)中，在氩气氛保护下于600°C煅烧4小时；冷 却至室温，将所得产物用去离子水洗涤三次后在电热真空干燥箱中进行真空干燥，真空度 为-0. IMPa,即可制得过渡金属磷化物Co2P。图2为所制备的Co2P的SEM图。实施例3 称取0. 562g七水合硫酸钴、0. 326g次磷酸钠(Co2+ H2PCV=I 1.54)，加入 30ml水，在65°C下搅拌半小时，然后放入烘箱中烘干；将烘干后的前驱体粉末放入管式炉 (天津市中环实验电炉有限公司ZK-1BS)中，在惰性气体保护下于650°C煅烧3小时；冷 却至室温，将所得产物用去离子水洗涤三次后在电热真空干燥箱中进行真空干燥，真空度 为-0. IMPa,即可制得过渡金属磷化物Co2P。准确称取Co2P,与羰基Ni粉按照1 3质量比混合；然后在30MPa压力下压成直径 为Icm的圆片；用直径约为2cm的两片泡沫镍夹紧圆片，并用20MPa的压力压实；最后在泡 沫镍的边上点焊上金属镍片制成镍氢电池负极材料，烧结式Ni00H/Ni (OH)2作为正极，Hg/ HgO为参比电极制成模拟镍氢电池。图3为所制备的模拟镍氢电池的循环伏安曲线，测试温度是室温。从图中可以看 出材料的氧化还原峰面积基本相等，显示良好的电化学可逆性。
权利要求
一种过渡金属磷化物Co2P的制备方法，其特征在于步骤如下1)以钴盐和次磷酸盐为混合前躯体，将其溶于去离子水中，搅拌至完全溶解；2)将所得前躯体溶液烘干；3)将烘干的前躯体粉末装入管式炉中，在氩气氛围下煅烧；4)冷却至室温，将所得产物用去离子水洗涤后进行真空干燥，即可制得过渡金属磷化物Co2P。
2.根据权利要求1所述过渡金属磷化物Co2P的制备方法，其特征在于所述钴盐为草 酸钴、氯化钴、硫酸钴、碳酸钴、乙酸钴、碱式碳酸钴或氢氧化钴。
3.根据权利要求1所述过渡金属磷化物Co2P的制备方法，其特征在于所述次磷酸盐 为次磷酸铵、次磷酸钾、次磷酸钠或次磷酸。
4.根据权利要求1所述过渡金属磷化物Co2P的制备方法，其特征在于所述钴盐和次 磷酸盐的混合质量比为Co2+ H2P02_=1 1 5，去离子水的用量为钴盐和次磷酸盐总质 量的25-40倍。
5.根据权利要求1所述过渡金属磷化物Co2P的制备方法，其特征在于所述前体溶液 的烘干温度为(20 100) °C。
6.根据权利要求1所述过渡金属磷化物Co2P的制备方法，其特征在于所述前体粉末 的煅烧温度为(400 800) °C，煅烧时间为(3 6)小时。
7.根据权利要求1所述过渡金属磷化物Co2P的制备方法，其特征在于所述去离子水 洗涤为三次，真空干燥在电热真空干燥箱中进行，真空度为-0. IMPa。
8.—种如权利要求1所述过渡金属磷化物Co2P的应用，其特征在于制成模拟镍氢电池。
全文摘要
一种过渡金属磷化物Co2P的制备方法，步骤如下1)以钴盐和次磷酸盐为混合前躯体，将其溶于去离子水中，搅拌至完全溶解；2)将所得前躯体溶液烘干；3)将烘干的前躯体粉末装入管式炉中，在氩气氛围下煅烧；4)冷却至室温，将所得产物用去离子水洗涤后进行真空干燥，即可制得过渡金属磷化物Co2P。本发明具有下述优点制备所需的主要原料来源丰富，价格低廉，成本较低；工艺简单，不需要高温高压，程序升温等复杂的步骤，简化了制备流程，降低了能耗；制备过程中不会环境造成污染，适合大规模生产；将制备的产物应用于模拟镍氢电池，显示良好的电化学可逆性。
文档编号C01B25/08GK101857207SQ201010193860
公开日2010年10月13日 申请日期2010年6月8日 优先权日2010年6月8日
发明者宋大卫, 彭文修, 杜红梅, 焦丽芳, 王一菁, 王庆红, 袁华堂 申请人:南开大学