一种用于水处理的Ni12P5-Ni5P4异质结构/氮掺杂碳的制备方法

本发明涉及一种用于水处理的ni12p5-ni5p4异质结构/氮掺杂碳的制备方法，属于材料的制备和应用领域。

背景技术：

1、水裂解电池、金属空气电池、燃料电池等被认为是环境友好且有效的技术进而满足全球能源需求。在水电解可再生能源应用中，氧气析出反应和氢气析出反应是两个关键的电化学过程。截至目前，贵金属基iro2和ruo2被认为是有效的氧气析出反应的催化剂，pt基材料被用来催化氢气析出反应。但是，它们的稀缺性和高价格抑制了大范围的实际生产。另外一个方面，使用一个催化剂同时催化氧气析出反应和氢气析出反应是比较困难的。例如：过渡金属磷化物、碳化物、硫化物等展现出了优异的酸性氢气析出反应活性；过渡金属氧化物、氢氧化物等展现出高的氧气析出反应活性。因此，发展低耗费、高活性的双功能催化剂是非常迫切的。

2、为了克服上述问题，人们进行了大量的努力来改进氧气析出反应活性和氢气析出反应活性。jia课题组利用co(ch3coo)2·4h2o、nah2po2·h2o、尿素等合成了cop-g-c3n4异质结构，该材料在催化氢气析出反应时，反应速率为959.4μmol/h/g(journal of colloidand interface science 599(2021)23-33)。tu课题组利用co(no3)2、nh4f、co(nh2)2等在120℃水热10h合成了co2(oh)2co3纳米线；将其在惰性气氛下500℃焙烧2h得到coo纳米线；然后将coo纳米线利用nh3在300℃氮化2h得到n-coo纳米线；将该材料用于催化氧气析出反应，发现过电势为319mv时电流密度为10ma/cm2(journal of energy chemistry 37(2019)13-17)。xing课题组利用ni(ac)2·4h2o、nh4f、(nh2)2co等在120℃水热5h合成了ni(oh)2·0.75h2o纳米盘；将ni(oh)2·0.75h2o纳米盘与nah2po2·h2o、s粉等在500℃焙烧1h合成了s-ni5p4 npa/cp；将其应用于催化氢气析出反应，发现在过电位为104mv时，电流密度为100ma/cm2(acs applied materials&interfaces 10(2018)26303-26311)。因此，我们利用异质结构工程构建了ni12p5-ni5p4异质结构/氮掺杂碳，其具有较好的双功能催化活性。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种用于水处理的一种用于水处理的ni12p5-ni5p4异质结构/氮掺杂碳的制备方法。

2、基于上述目的，本发明所涉及的技术方案如下：

3、(1)ni12p5-ni5p4异质结构/氮掺杂碳的制备：将1-2g壳聚糖分散到50-100ml无水乙醇，再加1-2g水杨醛，60-70℃反应10-16h，所得黄色固体；将0.2-0.4g该固体与15-20ml乙醇、0.5-0.6g ni(no3)2·6h2o混合，80-120℃反应8-12h，得到固体粉末；将该粉末分散于乙醇，滴加到泡沫镍铁上，放入到磁舟置于管式炉的后端，另外一个磁舟中放入0.5-1gnah2po2·h2o置于管式炉的前端，ar气氛下，500-600℃焙烧1-2h，得到负载在氮掺杂碳上的ni12p5-ni5p4异质结构材料。上述的制备方法，所述ni12p5归属于标准卡jcpds#74-1381；所述ni5p4归属于标准卡片jcpds#18-0883。

4、(2)一种上述的制备方法制备得到的ni12p5-ni5p4异质结构/氮掺杂碳材料在水处理反应中的应用；在电催化分解水，反应电流密度为10ma/cm2，电压为1.61-1.67v。

5、本发明具有如下优点：

6、(1)提供了ni12p5-ni5p4异质结构/氮掺杂碳材料的新合成路径。

7、(2)ni12p5-ni5p4异质结构/氮掺杂碳材料在水处理反应中表现出高的催化能力。

技术特征：

1.一种ni12p5-ni5p4异质结构/氮掺杂碳材料的制备方法其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述ni12p5归属于标准卡jcpds#74-1381；所述ni5p4归属于标准卡片jcpds#18-0883。

3.一种由权利要求1-2任一项所述的制备方法制备得到的ni12p5-ni5p4异质结构/氮掺杂碳材料在水处理反应中的应用；在电催化分解水，反应电流密度为10ma/cm2，电压为1.61-1.67v。

技术总结
本发明涉及一种用于水处理的Ni12P5‑Ni5P4异质结构/氮掺杂碳材料的制备方法，具体的说是将壳聚糖分散到乙醇，再加水杨醛，反应后得黄色固体；将该固体与乙醇、Ni(NO3)2·6H2O混合，反应得到固体粉末；将该粉末分散于乙醇，滴加到泡沫镍铁上，与NaH2PO2·H2O反应，Ar气氛下，焙烧得到Ni12P5‑Ni5P4异质结构/氮掺杂碳；该制备得到的Ni12P5‑Ni5P4异质结构/氮掺杂碳在水处理反应中的应用。

技术研发人员：李忠成,王文嫔
受保护的技术使用者：青岛科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19