一种氮磷掺杂碳-磷化铑复合材料的制备方法及应用

本发明涉及材料，更具体地说，它涉及一种氮磷掺杂碳-磷化铑复合材料的制备方法及应用。

背景技术：

1、氢能作为一种清洁、零碳和可重复使用的二次能源，具有高能量密度和环境友好性，有望成为取代传统化石能源的第一选择。在诸多制氢技术中，电解水制氢由于操作方便、零碳排放以及氢气产品纯度高，受到广泛关注。然而，析氢反应(her)和析氧反应(oer)都需要有效的电催化剂。铂基催化剂是目前最优的her催化剂，但是稀缺的资源和高昂的价格限制了它的大规模应用。此外，oer固有的缓慢动力学及高的标准电势，成为电解水制氢实际应用的最大障碍。肼氧化反应(hzor)因其超低的理论电势(相对于rhe为-0.33v)和清洁无污染的副产物受到关注，因此利用hzor取代oer，与her相结合来建立新的电解系统，有望实现高效节能制氢。

2、金属磷化物被认为是商业铂基her催化剂最有前途的替代品之一。金属铑作为贵金属，具有稳定性高、电催化活性好、选择性高等特点。近年来，磷化铑(rh2p)作为一种重要的过渡金属磷化物，引起了人们的极大关注。带负电荷的p可以引起金属的电子云密度偏差，并调节金属磷化物的表面电荷状态，以促进催化的中间过程。磷融入金属晶格可以调节金属的内部电子结构，从而提高其催化活性。此外，将金属相与掺杂碳基底复合，一方面掺杂碳可以有效的锚定金属相，提高其分散度，最大限度地暴露金属活性位点，从而提高催化活性和稳定性；另一方面，掺杂碳材料具有导电性好、比表面积大、孔隙率可调等优点，可以显著提升催化剂表观活性。目前，金属磷化物/掺杂碳复合材料的合成方法通常用到多种有机前驱体作为碳源、磷源或氮源，合成步骤复杂且不可避免的造成组分混合或分布不均匀，进而影响催化剂的性能。

3、因此，本发明提出一种氮磷掺杂碳-磷化铑复合材料的制备方法及应用，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中所存在的上述缺陷，本发明提供了一种氮磷掺杂碳-磷化铑复合材料的制备方法及应用，本发明提供的制备方法操作简单，成本低，制备得到的氮磷掺杂碳-磷化铑复合材料在碱性条件下表现出优秀的析氢和肼氧化反应催化性能，可实现节能型制氢。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种氮磷掺杂碳-磷化铑复合材料的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、将摩尔比为4:1的腺苷5-单磷酸二钠和rhcl3.xh2o溶于适量水；

4、s2、搅拌反应12h后，旋蒸，烘干，得到橙黄色粉末；

5、s3、将烘干后的橙黄色粉末放到瓷舟中，置于管式炉中在ar气氛下800℃热解1h；

6、s4、冷却，水洗数次后烘干。

7、进一步的，步骤s3中所述的热解过程中的升温速率为5℃min-1。

8、一种氮磷掺杂碳-磷化铑复合材料于碱性条件下在析氢反应和肼氧化反应中的应用。

9、综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明提供的制备方法操作简单，成本低，制备得到的氮磷掺杂碳-磷化铑复合材料在碱性条件下表现出优秀的析氢和肼氧化反应催化性能，可实现节能型制氢。

技术特征：

1.一种氮磷掺杂碳-磷化铑复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种氮磷掺杂碳-磷化铑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s3中所述的热解过程中的升温速率为5℃min-1。

3.基于权利要求1所述的一种氮磷掺杂碳-磷化铑复合材料于碱性条件下在析氢反应和肼氧化反应中的应用。

技术总结本发明涉及材料技术领域，公开了一种氮磷掺杂碳‑磷化铑复合材料的制备方法及应用，其制备方法包括以下步骤：S1、将一定比例的腺苷5‑单磷酸二钠和RhCl<subgt;3</subgt;<supgt;.</supgt;xH<subgt;2</subgt;O溶于适量水；S2、搅拌反应12h后，旋蒸，烘干，得到橙黄色粉末；S3、将烘干后的橙黄色粉末放到瓷舟中，置于管式炉中在Ar气氛下800℃热解1h；S4、冷却，水洗数次后烘干。本发明提供的制备方法操作简单，成本低，制备得到的氮磷掺杂碳‑磷化铑复合材料在碱性条件下表现出优秀的析氢和肼氧化反应催化性能，可实现节能型制氢。技术研发人员：曲孔岗,赵思梦,李海波,张宪玺受保护的技术使用者：聊城大学技术研发日：技术公布日：2024/5/6