一种Pt/NiCoP纳米线阵列、其制备方法及应用

本发明属于电催化硝酸根还原，尤其涉及一种pt/nicop纳米线阵列、其制备方法及应用。

背景技术：

1、氨（nh3）在人类生活的许多方面都是必不可少的最常见的工业化学品。目前，nh3主要是采用haber-bosch方法，以n2和h2为原料，在高压高温的环境下进行合成。然而，该方法导致全球每年2%的能源消耗和超过0.5%的二氧化碳排放量。近年来，以硝酸盐（no3−）为原料电化学合成nh3的研究进展较为顺利，同时由于该方法具有低能耗和环境友好的优点而受到广泛关注。

2、在no3−电催化还原到nh3的过程，涉及多种反应途径以及竞争性的副反应。因此，需要一种高选择性的nh3生成电催化剂。过渡金属（fe,co,ni）及其复合材料（氧化物，硫化物，氮化物，碳化物，磷化物等）在电催化领域引起了极大兴趣。其中，过渡金属磷化物（tmp）具有良好的导电性、杂化轨道和较低的成本，是一种活性加氢催化剂。磷化物中部分带正电的金属中心能有效吸附no3−和no2−阴离子，而带负电的磷则是质子受体中心。

3、大量研究表明，双金属磷化物可以通过金属组分之间的协同电子转移改变金属原子的中心电子态，从而优化重要反应中间体的吸附能，表现出比单金属磷化物更好的电催化性能。此外，通过掺杂或者复合策略可以进一步增加活性氢的生成以及含氮中间体的及时消耗，最终提高no3−的还原性能。然而，设计促进活性氢生成独特视角的电催化剂却少有报道，这阻碍了nh3的大规模生产和相应工业工艺的改进。

技术实现思路

1、在针对现有技术存在的不足之处，本发明所要解决的技术问题是克服现有no3−电催化还原催化剂无法促进活性氢生成而造成限制nh3的大规模生产和相应工业工艺改进的问题，提出一种具有比表面积更大，反应物的吸附和活化位点更多，有利于平衡活性氢在电催化no3−还原过程中的生成和消耗，提高nh3的生产效率特点的pt/nicop纳米线阵列、其制备方法及应用。

2、为解决所述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、本发明一方面公开了一种pt/nicop纳米线阵列的制备方法，包括：

4、s1：对泡沫镍进行预处理；

5、s2：取一定量的nicl2•6h2o、cocl2•6h2o、ptcl4和尿素，室温搅拌下溶于去离子水中，形成混合溶液；

6、s3：将所述s1得到的预处理后的泡沫镍和所述s2得到的所述混合溶液转移至反应釜中，并进行高温反应一定时间，反应结束降至室温后，将反应后的泡沫镍取出，洗涤，干燥；

7、s4：将所述s3得到的所述反应后的泡沫镍转移至马弗炉中，在惰性气体下高温焙烧一定时间，得到焙烧后的泡沫镍；

8、s5：在所述s4得到的所述焙烧后的泡沫镍上游放置一定量的nah2po2•h2o，在惰性气体下高温焙烧一定时间，冷却后，得到pt/nicop纳米线阵列；

9、所述对泡沫镍进行预处理包括：取泡沫镍分别用丙酮、水、盐酸，超声5 min，然后用水和乙醇冲洗后，在50℃真空干燥箱中干燥4 h，得到所述预处理后的泡沫镍；

10、所述s2的所述nicl2•6h2o、所述cocl2•6h2o、所述ptcl4和所述尿素的摩尔比选自100:100:1:200-100:100:5:800；

11、所述s3中，反应温度选自90-300℃，反应时间选自0.5-24 h；

12、所述s4中，焙烧温度选自200-800℃，焙烧时间选自0.1-4 h；

13、所述s5中，所述nah2po2•h2o的用量选自0.05-4 g；焙烧温度选自200-600℃；焙烧时间选自0.5-10 h。

14、优选的，所述s4和所述s5中采用的惰性气体选自n2或ar。

15、本发明另一方面公开了根据上述任一技术方案所述的pt/nicop纳米线阵列的制备方法制备得到的pt/nicop纳米线阵列。

16、优选的，所述pt/nicop纳米线阵列为均匀生长在泡沫镍上的纳米线阵列结构。

17、本发明还公开了上述的pt/nicop纳米线阵列在电催化no3−还原中的应用。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

19、本发明提供了一种pt/nicop纳米线阵列的制备方法，通过在nicop材料中引入少量pt，促进了反应中活性氢的生成，双金属磷化物的构建进一步增加了含氮中间体的及时消耗且增加了反应中材料的稳定性；制备得到的pt/nicop纳米线阵列形貌规整，具有优异的电催化no3−还原性能。

技术特征：

1.一种pt/nicop纳米线阵列的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的pt/nicop纳米线阵列的制备方法，其特征在于，所述s4和所述s5中采用的惰性气体选自n2或ar。

3.根据权利要求1或2所述的pt/nicop纳米线阵列的制备方法制备得到的pt/nicop纳米线阵列。

4.根据权利要求3所述的pt/nicop纳米线阵列，其特征在于，所述pt/nicop纳米线阵列为均匀生长在泡沫镍上的纳米线阵列结构。

5.根据权利要求3或4所述的pt/nicop纳米线阵列在电催化no3−还原中的应用。

技术总结本发明公开了一种Pt/NiCoP纳米线阵列、其制备方法及应用，属于电催化硝酸根还原领域。包括取NiCl<subgt;2</subgt;•6H<subgt;2</subgt;O、CoCl<subgt;2</subgt;•6H<subgt;2</subgt;O、PtCl<subgt;4</subgt;和尿素，形成混合溶液；将预处理后的泡沫镍和混合溶液转移至反应釜中，并进行高温反应；将反应后的泡沫镍转移至马弗炉中，在惰性气体下高温焙烧一定时间；在焙烧后的泡沫镍上游放置一定量的NaH<subgt;2</subgt;PO<subgt;2</subgt;•H<subgt;2</subgt;O，在惰性气体下高温焙烧一定时间，冷却后，得到Pt/NiCoP纳米线阵列。本发明应用于电催化硝酸根还原方面，解决现有NO<subgt;3</subgt;<supgt;−</supgt;电催化还原催化剂无法促进活性氢生成而造成限制NH<subgt;3</subgt;的大规模生产和相应工业工艺改进的问题，具有比表面积更大，反应物的吸附和活化位点更多，有利于平衡活性氢在电催化NO<subgt;3</subgt;<supgt;−</supgt;还原过程中的生成和消耗，提高NH<subgt;3</subgt;的生产效率的特点。技术研发人员：李晓茵,霍学昊,王庆典,汪娟,邢苗苗,牟红宇受保护的技术使用者：齐鲁理工学院技术研发日：技术公布日：2024/6/26