為實施例1所得多孔碳負載鎳和碳化鉬復合材料的透射電鏡照片，從圖2可以看出，煅燒后的鎳和碳化鉬分散性很好，所有的顆粒鑲嵌在多孔碳的骨架里面。以上分析結果顯示，所得到的復合材料的直徑為150?180nm，長度為2?4μηι，長徑比為10?20。
[0072]將得到的復合材料進行XRD分析，結果參見圖3。圖3為實施例1制得的多孔碳負載鎳和碳化鉬復合材料的XRD曲線，從圖3可以看出，所制復合材料的物相與金屬Ni和Mo2C標準JCPDS卡片相符合，即其物相為金屬Ni和Mo2C。
[0073]實施例2
[0074]重復實施例1，有以下不同點:在劇烈攪拌時，多巴胺的質量濃度為0.2mg/mL，最終制備得到多孔碳負載金屬復合材料。
[0075]將得到的復合材料進行電鏡分析，結果參見圖4。圖4為實施例2所得多孔碳負載鎳和碳化鉬復合材料的透射電鏡照片，從圖4可以看出，與實施例1所制備的復合材料的透射電鏡照片(見圖2)相對比，其多巴胺濃度更低，納米棒的直徑更小，為50?75nm。
[0076]實施例3
[0077]重復實施例1，有以下不同點:在劇烈攪拌時，多巴胺的質量濃度為0.4mg/mL，最終制備得到多孔碳負載金屬復合材料。
[0078]將得到的復合材料進行電鏡分析，結果參見圖5。圖5為實施例3所得多孔碳負載鎳和碳化鉬復合材料的透射電鏡照片，從圖5可以看出，與實施例1所制備的復合材料的透射電鏡照片(見圖2)相對比，其多巴胺濃度更低，納米棒的直徑更小，為110?140nm。
[0079]實施例4
[0080]重復實施例1，有以下不同點:在劇烈攪拌時，加入的多巴胺的質量濃度為0.Smg/mL，最終制備得到多孔碳負載金屬復合材料。
[0081]將得到的復合材料進行電鏡分析，結果參見圖6。圖6為實施例4所得多孔碳負載鎳和碳化鉬復合材料的透射電鏡照片，從圖6可以看出，與實施例1所制備的復合材料的透射電鏡照片(見圖2)相對比，其多巴胺濃度更高，納米棒的直徑更大，為190?210nm。隨著多巴胺的濃度的增加和減少，納米棒的直徑發生變化。
[0082]實施例5
[0083]重復實施例1，有以下不同點:在氬氣氣氛條件下高溫煅燒，煅燒溫度為700°C，得到多孔碳負載鎳和碳化鉬復合材料。結果類似于實施例1。
[0084]實施例6
[0085]重復實施例1，有以下不同點:在氬氣氣氛條件下高溫煅燒，煅燒溫度為900°C，得到多孔碳負載鎳和碳化鉬復合材料。結果類似于實施例1。
[0086]實施例7
[0087]重復實施例1，有以下不同點:在第(2)步將聚多巴胺用聚吡咯取代，制得NiMoO4/聚吡咯前體材料，最終得到多孔碳負載鎳和碳化鉬復合材料。
[0088]比較例I
[0089]重復實施例1，有以下不同點:將N1取代NiMoO4，得到N1/聚多巴胺前體材料;通過同樣的高溫處理，得到多孔碳單獨負載鎳的材料。
[0090]比較例2
[0091 ] 重復實施例1，有以下不同點:將MoO3取代NiMoO4，得到MoO3/聚多巴胺復合材料;通過同樣的高溫處理，得到多孔碳單獨負載碳化鉬的材料。
[0092]比較例3
[0093]以實施例1得到的多孔碳負載鎳和碳化鉬復合材料為原料，在6mol/L硝酸溶液中60°C攪拌5h，得到沒有負載鎳和碳化鉬的多孔碳材料。
[0094]實施例8
[0095]分別以實施例1所制備的多孔碳負載鎳和碳化鉬復合材料、比較例I?3所制備的材料作為電催化劑，按照上文所述的方法對其在產氫反應中的電催化性能進行檢測，結果參見圖7。圖7為實施例1和比較例I?3所得材料在產氫反應中的線性掃描伏安法測量曲線，從圖7可以看出，純的多孔碳幾乎沒有催化性能，多孔碳負載鎳和碳化鉬復合材料有著最好的催化性能，特別是在過電位為0.25V時，其電流密度能夠達到52mA/cm2，是多孔碳負載碳化鉬催化劑的4.3倍，是多孔碳負載鎳催化劑的8倍。
[0096]分別以實施例1所制備的多孔碳負載鎳和碳化鉬復合材料、比較例I?3所制備的材料作為電催化劑，按照上文所述的方法對其在產氧反應中的電催化性能進行檢測，結果參見圖8。圖8為實施例1和比較例I?3所得材料在產氧反應中的線性掃描伏安法測量曲線，從圖8可以看出，多孔碳負載鎳和碳化鉬復合材料有著最好的催化性能，特別是在過電位為
0.40V時，其電流密度能夠達到23mA/cm2，是多孔碳負載碳化鉬催化劑的38倍，是多孔碳負載鎳催化劑的6.6倍。
[0097]以實施例1所制備的多孔碳負載鎳和碳化鉬復合材料作為電催化劑用于全水分解，按照上文所述的方法對其電催化性能進行檢測，結果參見圖9。圖9為實施例1所得復合材料在全水分解中的線性掃描伏安法測量曲線，從圖9可以看出，多孔碳負載鎳和碳化鉬復合材料有著非常優異的催化性能，僅僅需要1.68V、1.76V、1.85V的電壓，就能依次獲得I OmA/cm2、20mA/ cm2、40mA/cm2的電流密度，性能非常優異。
[0098]由以上實施例可知，本發明制備的多孔碳負載鎳和碳化鉬復合材料具有優異的電化學產氫產氧及全水分解的催化性能，并且本發明操作簡單，工藝流程簡化，成本較低，易于大規模推廣，應用前景良好。
[0099]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于使本技術領域的專業技術人員，在不脫離本發明技術原理的前提下，是能夠實現對這些實施例的多種修改的，而這些修改也應視為本發明應該保護的范圍。
【主權項】
1.一種多孔碳負載金屬復合材料，包括: 多孔碳載體； 和負載在多孔碳載體上的鎳和碳化鉬。2.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述復合材料中，鎳的質量分數為10 %?30 %，碳化鉬的質量分數為25 %?45 %，碳的質量分數為25 %?65 %。3.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述復合材料為一維納米棒狀。4.根據權利要求3所述的復合材料，其特征在于，所述復合材料的直徑為50nm?210nm，所述復合材料的長徑比為10?80:1。5.—種多孔碳負載金屬復合材料的制備方法，包括以下步驟: 將NiMoO4納米棒和碳源單體在Tris試劑溶液中進行反應，得到NiMoO4/碳源前體； 將所述NiMoO4/碳源前體進行煅燒，得到多孔碳負載金屬復合材料； 所述復合材料包括:多孔碳載體;和負載在多孔碳載體上的鎳和碳化鉬。6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述NiMoO4納米棒按照以下步驟制得: 將Ni (NO3)2.6H20和Na2MoO4.2H20及水混合，得到混合溶液； 將所述混合溶液在120°C?180°C的條件下進行反應，依次經分離、洗滌和干燥，得到NiMoCU納米棒。7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述碳源單體選自多巴胺、葡萄糖、吡略和苯胺中的一種或多種。8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述碳源單體在Tris試劑溶液中的濃度為 0.2 ?0.8g/L。9.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述煅燒的溫度為700°C?900°C。10.權利要求1?4任一項所述的多孔碳負載金屬復合材料或權利要求5?9任一項所述的制備方法制得的復合材料作為催化劑在電化學產氫和/或產氧中的應用。
【專利摘要】本發明提供了一種多孔碳負載金屬復合材料及其制備方法和應用，該方法將NiMoO4納米棒和碳源單體在Tris試劑溶液中進行反應，得到NiMoO4/碳源前體；將該NiMoO4/碳源前體煅燒，得到多孔碳負載金屬復合材料，其包括：多孔碳載體和負載在多孔碳載體上的鎳和碳化鉬。本發明方法步驟簡單，操作簡易，具有方便、快速等特點。在本發明中，多孔碳負載鎳和碳化鉬復合材料具有優異的催化電化學產氫產氧及全水分解性能。實驗表明，該復合材料作為催化劑在產氫反應中，過電位為0.25V時，其電流密度可達52mA/cm2；在全水解反應中，電位為1.68V時，其電流密度可達10mA/cm2，性能優異，在電催化產氫產氧及全水分解領域應用前景良好。
【IPC分類】B01J35/02, C25B1/04, B01J27/22, C25B11/06
【公開號】CN105642326
【申請號】
【發明人】俞書宏, 余自友, 段玉
【申請人】中國科學技術大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年1月28日