1制備的活性炭負(fù)載CoP催化劑和商業(yè)用Pt/C及碳納米管上負(fù)載CoP在0.5M H2SO4溶液中的極化曲線比較圖，活性炭負(fù)載CoP催化劑析氫起始電位為_(kāi)86mV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于碳納米管上負(fù)載CoP的析氫起始電位_181mV，在電流密度為lOmA/cm2時(shí)，活性炭負(fù)載CoP催化劑、碳納米管上負(fù)載CoP和商業(yè)Pt/C的電位分別為-120mV、-179mV和_28mV。碳納米管上負(fù)載CoP催化劑是目前較好的非貴金屬析氫催化劑，而活性炭負(fù)載CoP催化劑較碳納米管上負(fù)載CoP催化劑具有更好的析氫性能，說(shuō)明活性炭負(fù)載CoP催化劑具有高效的析氫催化性能。
[0045]圖4為實(shí)施例1制備的活性炭負(fù)載CoP催化劑在0.5M H2SO4S液的電流時(shí)間曲線，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行24h后，活性炭負(fù)載CoP催化劑的電流密度基本無(wú)衰減，說(shuō)明活性炭負(fù)載CoP催化劑具有較好的穩(wěn)定性。
[0046]上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，實(shí)施例1制備的活性炭負(fù)載CoP催化劑具有很好的析氫催化性能，活性炭是極佳的催化劑載體。
[0047]實(shí)施例2
[0048]本實(shí)施例的以HNC為載體的析氫催化劑的制備方法，包括以下步驟:
[0049]I)稱取 Imol Co (NO3) 2.6Η20、2.5mol CO (NH3) 2 和 3mol NH4F 溶于 40ml 去離子水中，攪拌1min配成混合溶液；
[0050]2)取0.25ml步驟I)配置的混合溶液轉(zhuǎn)移到裝有29.75ml去離子水的聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，并稱取1mg HNC于反應(yīng)釜中超聲30min ；
[0051]3)將步驟2)中的混合溶液在120°C進(jìn)行水熱反應(yīng)12h ;
[0052]4)將步驟3)中的溶液洗滌抽濾并干燥得到前驅(qū)體；
[0053]5)將步驟4)中得到的前驅(qū)體和次磷酸鈉在氬氣保護(hù)下以2°C /s的速度快速升溫至300°C并保持2h，冷卻得到的產(chǎn)物即為析氫催化劑。
[0054]由實(shí)施例2制備出來(lái)的活性炭負(fù)載CoP催化劑可以清晰的看出具有多孔結(jié)構(gòu)的HNC，且CoP納米粒子分布均勻沒(méi)有團(tuán)聚現(xiàn)象，其具有高效的析氫催化性能。
[0055]實(shí)施例3
[0056]本實(shí)施例的以HNC為載體的析氫催化劑的制備方法，包括以下步驟:
[0057]I)稱取 Imol Co (NO3) 2.6Η20、2.5mol CO (NH3) 2 和 4mol NH4F 溶于 40ml 去離子水中，攪拌1min配成混合溶液；
[0058]2)取5ml步驟I)配置的混合溶液轉(zhuǎn)移到裝有25ml去離子水的聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，并稱取1mg HNC于反應(yīng)釜中超聲30min ；
[0059]3)將步驟2)中的混合溶液在120°C進(jìn)行水熱反應(yīng)12h ;
[0060]4)將步驟3)中的溶液洗滌抽濾并干燥得到前驅(qū)體；
[0061]5)將步驟4)中得到的前驅(qū)體和次磷酸鈉在氬氣保護(hù)下以2°C /s的速度快速升溫至300°C并保持2h，冷卻得到的產(chǎn)物即為析氫催化劑。
[0062]由實(shí)施例3制備出來(lái)的活性炭負(fù)載CoP催化劑可以清晰的看出具有多孔結(jié)構(gòu)的HNC，且CoP納米粒子分布均勻沒(méi)有團(tuán)聚現(xiàn)象，其具有高效的析氫催化性能。
[0063]最后說(shuō)明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種活性炭上負(fù)載磷化鈷的催化劑，其特征在于:所述催化劑的組份及重量百分比如下: 活性炭:80?96wt% ； 磷化鈷:4?20wt %。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述活性炭上負(fù)載磷化鈷的催化劑，其特征在于:所述活性炭為多層次納米孔狀結(jié)構(gòu)，其比表面積為608.834m2/g，其具有孔徑分別為48?51nm和3?5nm的兩種納米孔。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述活性炭上負(fù)載磷化鈷的催化劑，其特征在于:所述活性炭其制備方法如下: 1)將樟樹(shù)葉洗凈并剪碎，與CaCO3納米顆粒混合，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%?60%的乙醇溶液進(jìn)行充分研磨； 2)用孔徑為0.2 μπι的濾膜過(guò)濾得濾液，在60?80°C條件下干燥得粘性的產(chǎn)物，將產(chǎn)物與CaCO3納米顆粒以質(zhì)量比1:1混合，以混合物與乙醇的質(zhì)量比為100?10:1加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45?60%的乙醇繼續(xù)充分研磨，在溫度為60°C的風(fēng)流動(dòng)條件下干燥2?3h，然后在溫度為800°C的氬氣保護(hù)條件下退火2h?3h ; 3)將步驟(2)得到的產(chǎn)物依次用IMHCl和去離子水洗滌，然后在60°C條件下烘干得活性炭。4.權(quán)利要求1所述活性炭上負(fù)載磷化鈷的催化劑的制備方法，其特征在于:其制備方法如下: 1)、以六水硝酸鈷、尿素、氟化銨為反應(yīng)原料，以去離子水為反應(yīng)溶劑，組成反應(yīng)混合物原料，所述六水硝酸鈷、尿素、氟化銨的摩爾比為1:2:3?5 ; 2)、取活性炭與步驟I)所述反應(yīng)混合原料超聲混合30?60min，然后在80?200°C進(jìn)行水熱反應(yīng)8?24h ; 3)、抽濾步驟2)混合物料并干燥得前驅(qū)體，將前驅(qū)體和次磷酸鈉在氬氣保護(hù)氛圍下進(jìn)行退火處理I?5h，退火溫度為300 °C。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述活性炭上負(fù)載磷化鈷的催化劑的制備方法，其特征在于:所述步驟I)中六水硝酸鈷、尿素、氟化銨的摩爾比為1:2:5。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述活性炭上負(fù)載磷化鈷的催化劑的制備方法，其特征在于:所述步驟2)加入的活性炭與六水硝酸鈷的質(zhì)量比為10:1.819?36.38。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述活性炭上負(fù)載磷化鈷的催化劑的制備方法，其特征在于:所述步驟2)加入的活性炭與六水硝酸鈷的質(zhì)量比為10:3.638。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述活性炭上負(fù)載磷化鈷的催化劑的制備方法，其特征在于:步驟2)所述水熱反應(yīng)在120°C條件下反應(yīng)12h。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述活性炭上負(fù)載磷化鈷的催化劑的制備方法，其特征在于:步驟3)所述次磷酸鈉為過(guò)量以保證前驅(qū)體的完全反應(yīng)。10.由權(quán)利要求1所述活性炭上負(fù)載磷化鈷的催化劑在析氫反應(yīng)中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種活性炭上負(fù)載磷化鈷的催化劑及其制備方法和應(yīng)用，以多層次納米孔狀結(jié)構(gòu)活性炭(HNC)為載體，在其表面負(fù)載磷化鈷(CoP)制成。其制備方法為以六水硝酸鈷(Co(NO3)2·6H2O)、尿素(CO(NH3)2)、氟化銨(NH4F)、去離子水組成反應(yīng)混合物原料，取一定量的HNC與上述反應(yīng)混合物料超聲混合后進(jìn)行水熱反應(yīng)，抽濾干燥得前驅(qū)體，在氬氣保護(hù)氛圍下將前驅(qū)體和次磷酸鈉進(jìn)行退火，再冷卻。本發(fā)明制備的催化劑用于電化學(xué)析氫，其具有優(yōu)異的析氫催化性能。
【IPC分類】B01J27/185, B01J35/10, B01J32/00, C25B1/04
【公開(kāi)號(hào)】CN104941674
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510340184
【發(fā)明人】袁偉永, 王曉艷, 李長(zhǎng)明
【申請(qǐng)人】西南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年6月18日