本發(fā)明屬于催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超薄多孔co納米片的制備方法，該co納米片作為催化劑在堿性條件下對(duì)析氧反應(yīng)展現(xiàn)出較高的催化活性和穩(wěn)定性。

背景技術(shù)：

貴金屬鉑、銀、銠、鈀、釕等，它們具有很多優(yōu)點(diǎn)，如耐高溫、耐腐蝕、抗氧化等，它們的催化活性都較高，是極為重要的催化劑材料。但是，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展，由于貴金屬資源十分稀少、價(jià)格又昂貴，人們開始對(duì)非貴金屬或者低含量貴金屬催化劑進(jìn)行大量研究。

目前，鈷的應(yīng)用主要在電池材料、硬質(zhì)合金、工具鋼、磁性材料等方面；而化合物形式的鈷主要用作催化劑、試劑、干燥劑、染料和顏料等。值得一提的是，鈷納米片具有大的比表面積、高穩(wěn)定性，其在堿性條件下具有很好的析氧電催化性能，可節(jié)約能源，在電解工業(yè)中將具有重要的應(yīng)用前景。而目前，含鈷的納米片大多通過電化學(xué)沉積法得到，方法較為復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種簡單有效的制備尺寸均一、形貌可控的超薄多孔co納米片的方法。

解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：將氯化鈷水溶液與六氰鈷酸鉀水溶液混合均勻，靜置后得到氰膠，然后加入硼氫化鈉水溶液，在室溫至80℃下攪拌反應(yīng)1～24小時(shí)，離心分離、洗滌、真空干燥，得到超薄多孔co納米片。

上述氯化鈷水溶液中氯化鈷的濃度為0.9～1mol/l，六氰鈷酸鉀水溶液中六氰鈷酸鉀的濃度為0.4～0.5mol/l，氯化鈷與六氰鈷酸鉀的摩爾比為1:0.5:350～700。

上述制備方法中，優(yōu)選將氯化鈷水溶液與六氰鈷酸鉀水溶液混合均勻，在25～40℃下靜置6～12小時(shí)，得到氰膠。

上述制備方法中，優(yōu)選氯化鈷與硼氫化鈉的摩爾比為1:350～700。

上述制備方法中，進(jìn)一步優(yōu)選在60～70℃下攪拌反應(yīng)3～6小時(shí)。

本發(fā)明的有益效果如下：

1、本發(fā)明先以氯化鈷和六氰鈷酸鉀為前軀體制備氰膠，然后以硼氫化鈉為還原劑，采用在水溶液中加熱的方法還原氰膠，得到超薄多孔co納米片。其中硼氫化鈉加速了二價(jià)鈷與三價(jià)鈷的還原速度，保證了產(chǎn)物的還原速度差距較小，從而得到形狀規(guī)則、尺寸均一可控的超薄多孔co納米片。本發(fā)明制備方法簡單、經(jīng)濟(jì)，適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，且所得超薄多孔co納米片具有良好穩(wěn)定性和水溶性，在堿性氫氧化鉀溶液中具有很好的oer催化活性和穩(wěn)定性，在電化學(xué)方面具有很好的應(yīng)用前景。

2、本發(fā)明操作簡單，產(chǎn)品產(chǎn)量高，純度高，且均一性好，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

3、本發(fā)明制備的超薄多孔co納米片與傳統(tǒng)的銥碳催化劑相比，對(duì)電壓較高時(shí)有更好的析氧電催化活性，在電催化應(yīng)用方面具有巨大的使用潛力。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1制備的超薄多孔co納米片的tem圖。

圖2是實(shí)施例1制備的超薄多孔co納米片的高分辨圖。

圖3是實(shí)施例1制備的超薄多孔co納米片的co2p的xps高分辨擬合譜圖。

圖4是實(shí)施例1制備的超薄多孔co納米片的孔徑分布圖。

圖5是實(shí)施例2制備的超薄多孔co納米片的sem圖。

圖6是圖5的局部放大圖。

圖7是實(shí)施例3制備的超薄多孔co納米片的tem圖。

圖8是實(shí)施例1制備的超薄多孔co納米片與商業(yè)化銥碳催化劑析氧反應(yīng)性能的測試圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于這些實(shí)施例。

實(shí)施例1

將0.5ml1.0mol/l的氯化鈷水溶液、0.5ml0.5mol/l的六氰鈷酸鉀水溶液加入5ml燒杯中，混合均勻，在40℃下靜置6小時(shí)，得到氰膠，然后在攪拌條件下再加入100ml3.5mol/l的硼氫化鈉水溶液，其中氯化鈷與六氰鈷酸鉀、硼氫化鈉的摩爾比為1:0.5:700，在70℃下攪拌反應(yīng)4小時(shí)，冷卻至常溫，離心分離、用去離子水洗滌，在真空烘箱中60℃干燥，即得超薄多孔co納米片(見圖1～3)，納米片上的孔多為微孔和介孔(見圖4)，其比表面積為118.6576m²/g。

實(shí)施例2

將1ml1.0mol/l的氯化鈷水溶液、1ml0.5mol/l的六氰鈷酸鉀水溶液加入5ml燒杯中，混合均勻，在室溫下靜置12小時(shí)，得到氰膠，然后在攪拌條件下再加入200ml3.5mol/l的硼氫化鈉水溶液，其中氯化鈷與六氰鈷酸鉀、硼氫化鈉的摩爾比為1:0.5:700，在室溫下攪拌反應(yīng)24小時(shí)，離心分離、用去離子水洗滌，在真空烘箱中60℃干燥，即得超薄多孔co納米片(見圖5和6)。

實(shí)施例3

將0.5ml1.0mol/l的氯化鈷水溶液、0.5ml0.5mol/l六氰鈷酸鉀水溶液加入5ml燒杯中，混合均勻，在室溫下靜置12小時(shí)，得到氰膠，然后在攪拌條件下再加入50ml3.5mol/l的硼氫化鈉水溶液，其中氯化鈷與六氰鈷酸鉀、硼氫化鈉的摩爾比為1:0.5:350，在60℃下攪拌反應(yīng)6小時(shí)，冷卻至常溫，離心分離、用去離子水洗滌，在真空烘箱中60℃干燥，即得超薄多孔co納米片(見圖7)。

發(fā)明人采用實(shí)施例1得到的超薄多孔co納米片電催化水產(chǎn)氧，具體方法為：將2mg超薄多孔co納米片溶于1ml水中，混合均勻，取所得混合液4μl滴加于鉑碳電極上，待干燥后即可用于電化學(xué)測試，測試結(jié)果見圖8。由圖8可見，與銥碳(irc)催化劑相比，本發(fā)明制備的超薄多孔co納米片對(duì)電解水產(chǎn)氧在電壓較高時(shí)具有很好的電催化活性。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種超薄多孔Co納米片的制備方法，該方法先以氯化鈷和六氰鈷酸鉀為前軀體制備氰膠，然后以硼氫化鈉為還原劑，采用在水溶液中加熱的方法即可將氰膠還原成形狀規(guī)則、尺寸均一的超薄多孔Co納米片。本發(fā)明制備方法簡單、經(jīng)濟(jì)，適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，且所得超薄多孔Co納米片具有良好穩(wěn)定性和水溶性，在堿性氫氧化鉀溶液中具有很好的OER催化活性和穩(wěn)定性，在電化學(xué)方面具有很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：陳煜;李穎;李淑妮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.25
技術(shù)公布日：2017.11.03