一种碳纳米点的制备方法及其作辅助材料在电解水阴极的应用

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1.本发明属于电解水产氢领域，具体涉及碳纳米点的制备方法及其作辅助材料在电解水阴极的应用。

背景技术：

2.与其他催化材料一致，影响电解水产氢催化材料催化性能的因素主要包括催化材料的本征催化活性、电荷传输性能、比表面积及其带来的活性位点数量。因此，为了提高电解水产氢催化材料的催化性能，通常采用异种元素掺杂、表面修饰、分层结构设计等方法来增强上述的材料特性。
3.然而，对于表面修饰和分层结构设计这两种方法通常因为尺寸问题而产生操作困难的问题。因此，引入一种不受尺寸问题而受限制的物质，来修饰催化材料表面以增强催化材料的催化性能具有重要的应用价值。纳米点属于一种零维纳米材料，其尺寸极小，因此纳米点材料能够附着到其它的宏观、微观甚至高维度的纳米材料。其中，碳纳米点具有纳米材料的微观性质，并且碳材料具有良好的稳定性，能够在不同酸碱度的溶液中保持稳定，具有极强的应用基础。因此，开发一种简便的碳纳米点的制备方法并将其应用于电解水阴极具有可实施性和高价值性。

技术实现要素：

4.针对上述现有技术，本发明提供一种碳纳米点的制备方法及其作辅助材料在电解水阴极的应用，以生产一种碳纳米点溶液并应用于电解水领域。
5.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种碳纳米点的制备方法及其作辅助材料在电解水阴极的应用，包括以下步骤：
6.s1：将两个石墨棒作正负两个工作电极，用去离子水作为电解液，使用稳压电源在两个石墨电极上施加20-25v的电压，持续100-120h，最终得到碳纳米点溶液。
7.s2：把ni5p4纳米片阵列放入碳纳米点溶液，浸泡后取出干燥。
8.s3：将附有碳纳米点的ni5p4纳米片放在管式炉中央位置。使用氩气对管式炉内部气氛进行清洗。将管式炉中央位置升温至480-500℃并维持50-60min，降温后即获得结构稳定的碳纳米点修饰的ni5p4纳米片。
9.优选地，稳压电源在两个石墨电极上施加25v的电压，持续120h，得到碳纳米点溶液。
10.优选地，将管式炉中央位置升温至500℃并维持60min，降温后即获得结构稳定的碳纳米点修饰的ni5p4纳米片样品。
11.优选地，一种碳纳米点的制备方法所得的碳纳米点溶液。所得碳纳米点尺寸均匀，直径约为5nm，便于与其它电解水阴极相结合。
12.本发明的有益效果是：此制备方法简单安全，能够制备出大量的碳纳米点，并且所
得的碳纳米点尺寸均匀，与ni5p4纳米片复合后显著提高了ni5p4纳米片的电解水催化性能。
附图说明
13.图1为本发明中碳纳米点的透射电镜图；
14.图2为本发明中碳纳米点修饰的ni5p4纳米片电解水阴极的极化曲线图。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.本发明提出了一种柔软的氧化锡纳米线的制备方法，包括以下步骤：
17.s1：将两个石墨棒作正负两个工作电极，用去离子水作为电解液，使用稳压电源在两个石墨电极上施加20-25v的电压，持续100-120h，最终得到碳纳米点溶液。
18.s2：把ni5p4纳米片阵列放入碳纳米点溶液，浸泡后取出干燥。
19.s3：将附有碳纳米点的ni5p4纳米片放在管式炉中央位置。使用氩气对管式炉内部气氛进行清洗。将管式炉中央位置升温至480-500℃并维持50-60min，降温后即获得结构稳定的碳纳米点修饰的ni5p4纳米片样品。
20.进一步地，稳压电源在两个石墨电极上施加25v的电压，持续120h，得到碳纳米点溶液。
21.进一步地，将管式炉中央位置升温至500℃并维持60min，降温后即获得结构稳定的碳纳米点修饰的ni5p4纳米片样品。
22.进一步地，一种碳纳米点的制备方法所得的碳纳米点溶液。所得碳纳米点尺寸均匀，直径约为5nm，便于与其它电解水阴极相结合。所得碳纳米点修饰的ni5p4纳米片仅需63mv相对电位便可以达到10ma/cm2的电流密度，明显低于ni5p4纳米片为达到10ma/cm2电流密度所需的94mv。
23.虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

技术特征：

1.一种碳纳米点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：将两个石墨棒作正负两个工作电极，用去离子水作为电解液，使用稳压电源在两个石墨电极上施加20-25v的电压，持续100-120h，最终得到碳纳米点溶液；s2：把ni5p4纳米片阵列放入碳纳米点溶液，浸泡后取出干燥；s3：将附有碳纳米点的ni5p4纳米片放在管式炉中央位置，使用氩气对管式炉内部气氛进行清洗，将管式炉中央位置升温至480-500℃并维持50-60min，降温后即获得结构稳定的碳纳米点修饰的ni5p4纳米片样品。2.根据权利要求1所述的一种碳纳米点的制备方法，其特征在于：步骤s1稳压电源在两个石墨电极上施加25v的电压，持续120h，得到碳纳米点溶液。3.根据权利要求1所述的一种碳纳米点的制备方法，其特征在于：步骤s2将管式炉中央位置升温至500℃并维持60min，降温后即获得结构稳定的碳纳米点修饰的ni5p4纳米片样品。4.一种权利要求1～3任一所述的碳纳米点的应用，其特征在于：碳纳米点溶液作为辅助材料应用于电解水阴极。5.根据权利要求1所述的一种碳纳米点的制备方法，其特征在于：步骤s2中的ni5p4纳米片可替换为其他500℃条件下稳定的电解水阴极材料。

技术总结

本发明公开了一种碳纳米点的制备方法及其作辅助材料在电解水阴极的应用，制备步骤为：制备含碳纳米点的水溶液；将碳纳米点附着到电解水产氢电极表面；将附有碳纳米点的电解水产氢电极退火。该制备方法所得的碳纳米点尺寸极小且直径较统一，便于与其它材料相结合，并且该碳纳米点与电解水产氢电极结合后显著提升了电解水产氢电极的产氢效率，很大程度降低了电解水产氢过程所需的成本。低了电解水产氢过程所需的成本。低了电解水产氢过程所需的成本。