CoNiP纳米三元磷化物光催化剂及其制备方法、应用

本发明涉及光催化，具体而言，涉及一种conip纳米三元磷化物光催化剂及其制备方法、应用。

背景技术：

1、随着人类社会的快速发展，清洁能源的利用对人类社会长期生存和发展具有重要意义。太阳能是一种清洁、丰富且可免费获取的清洁能源，它能够满足目前和未来人类对于能源的需求。目前，许多半导体已经被研究出具有光催化分解水制氢的性能，而氢气是一种燃烧性能良好、能量转换效率高的清洁能源。因此，近些年来光催化分解水制氢越来越受到研究者的关注。但一般的半导体材料具有带隙宽、太阳光中的可见光利用率低的缺点，需要采用助催化剂来提高光效能转换率。而常用的贵金属催化剂由于成本高、难以回收的缺点不能大规模工业应用。

2、目前以磷化物作为非贵金属助催化剂的替代物被逐渐关注，但是现有的单组分磷化物仍具有导电性不足和反应稳定性差等缺点，限制了其实际应用。而多组分磷化物的制备工艺复杂，也限制了其大规模使用。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种conip纳米三元磷化物光催化剂及其制备方法、应用。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种conip纳米三元磷化物光催化剂的制备方法，包括在溶液中加入钴源、镍源混合后再加入磷源反应得到反应液，将反应液干燥制得粉末前体，再将粉末前体进行热处理。

4、在可选的实施方式中，钴源、镍源和磷源的摩尔比为1～10：1～10：5～50。

5、优选地，溶液的体积为20～60ml。

6、在可选的实施方式中，反应液的制备包括将钴源和镍源加入溶液中制得第一溶液，将磷源加入溶液中制得第二溶液，将第一溶液与第二溶液混合制得反应液。

7、优选地，第一溶液中钴源和镍源的摩尔质量和溶液的体积比为：1～10mmol：1～10mmol：10～30ml。

8、优选地，第二溶液中磷源的摩尔质量和溶液的体积比为：5～50mmol：10～30ml。

9、优选地，制备第一溶液、第二溶液和反应液时，均采用超声搅拌的方式混合均匀。

10、在可选的实施方式中，钴源包括六水合硝酸钴、六水合氯化钴、四水合乙酸钴中的任一种。

11、优选地，镍源包括六水合氯化镍、六水合硝酸镍、四水合乙酸镍中的任一种。

12、优选地，磷源为水合次磷酸钠。

13、优选地，溶液为去离子水。

14、在可选的实施方式中，热处理的温度为200～280℃，保温时间30～90min，热处理的气氛为惰性气氛。

15、优选地，惰性气氛为氮气气氛。

16、在可选的实施方式中，将反应液干燥的干燥温度为50～70℃。

17、在可选的实施方式中，还包括将热处理后的粉末进行清洗和干燥。

18、优选地，清洗为超声清洗，超声清洗时加入的溶剂为水和/或无水乙醇，清洗时加入的溶剂的体积与粉末的质量之比为50～100ml：50～100mg，清洗的次数为2～6次。

19、清洗结束后的干燥温度为40～80℃。

20、第二方面，本发明提供一种conip纳米三元磷化物光催化剂，由前述实施方式任一项的制备方法制得。

21、在可选的实施方式中，每小时的产氢效率为6～9.18mmol/g，更优选为8～9.18mmol/g。

22、第三方面，本发明提供一种如前述实施方式任一项的制备方法制得的conip纳米三元磷化物光催化剂或如前述实施方式的conip纳米三元磷化物光催化剂在光效能转换领域的应用。

23、本发明具有以下有益效果：

24、本发明提供一种conip纳米三元磷化物光催化剂及其制备方法、应用，通过将钴源、镍源和磷源进行混合反应，制备出三元过渡金属磷化物conip作为光催化剂，其具有良好的导电性，较低的氢气分子吸附能，能够提供较快的电子转移速率，较低的电子空穴复合率和较高的析氢速率，进而提高催化剂的染料敏化光解水产氢活性。

技术特征：

1.一种conip纳米三元磷化物光催化剂的制备方法，其特征在于，包括在溶液中加入钴源、镍源混合后再加入磷源反应得到反应液，将所述反应液干燥制得粉末前体，再将所述粉末前体进行热处理。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钴源、镍源和磷源的摩尔比为1～10：1～10：5～50；

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述反应液的制备包括将所述钴源和镍源加入溶液中制得第一溶液，将所述磷源加入溶液中制得第二溶液，将所述第一溶液与第二溶液混合制得所述反应液；

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述钴源包括六水合硝酸钴、六水合氯化钴、四水合乙酸钴中的任一种；

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为200～280℃，保温时间30～90min，热处理的气氛为惰性气氛；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述反应液干燥的干燥温度为50～70℃。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括将热处理后的粉末进行清洗和干燥；

8.一种conip纳米三元磷化物光催化剂，其特征在于，由权利要求1～7任一项所述的制备方法制得。

9.根据权利要求8所述的conip纳米三元磷化物光催化剂，其特征在于，每小时的产氢效率为6～9.18mmol/g，更优选为8～9.18mmol/g。

10.一种如权利要求1～7任一项所述的制备方法制得的conip纳米三元磷化物光催化剂或如权利要求8或9所述的conip纳米三元磷化物光催化剂在光效能转换领域的应用。

技术总结
本发明公开了一种CoNiP纳米三元磷化物光催化剂及其制备方法、应用，涉及光催化技术领域。包括在溶液中加入钴源、镍源混合后再加入磷源反应得到反应液，将反应液干燥制得粉末前体，再将粉末前体进行热处理。通过将钴源、镍源和磷源进行混合反应，制备出三元过渡金属磷化物CoNiP作为光催化剂，其具有良好的导电性，较低的氢气分子吸附能，能够提供较快的电子转移速率，较低的电子空穴复合率和较高的析氢速率，进而提高催化剂的染料敏化光解水产氢活性。

技术研发人员：程之星,朱峻锋,许毅钦,陈志涛
受保护的技术使用者：广东省科学院半导体研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16