【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電催化劑，特別是涉及一種np共摻雜石墨納米片電催化劑及其制備方法和應用。
技術介紹
1、電化學水分解主要包括陰極發生的析氫反應(her)和陽極發生的析氧反應，oer也是co2和n2還原、可逆燃料電池和金屬-空氣電池的重要半反應，是多種電化學能量轉換和儲存系統的基礎反應。目前針對her和oer的高效催化劑分別為pt基和ru/ir基氧化物，但因為貴金屬資源稀缺，成本高昂限制了其在新能源領域的應用。
2、碳基材料具有來源豐富成本低、重量輕、機械強度高、優異的導熱導電性、良好的耐化學腐蝕及環境兼容性等優點。純石墨碳材料由于其因為在sp2-共輒碳中的均勻電子分布，并不適用于催化。因其可調控的分子結構，可以通過雜原子摻雜及共摻雜、缺陷構造、電化學氧化等方式引入催化活性位點到石墨碳骨架中。通過電化學活化雜原子單摻雜石墨片或電化學氧化石墨片可以得到含有鄰醌結構的石墨片從而大大提高n，p單摻雜電催化oer性能。但是單摻雜只能作為堿性oer催化劑，不能同時作為堿性oer和酸性her雙功能電催化劑乃至全解水催化劑。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種np共摻雜石墨納米片電催化劑及其制備方法和應用，以解決上述現有技術存在的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供了如下方案：
3、本專利技術提供一種用于堿性電催化產氧和酸性電催化產氫的電催化劑，所述電催化劑為np共摻雜石墨納米片。
4、本專利技術還提供所述電催化劑的制備方法，包括以下步
5、(1)將石墨粉依次用稀鹽酸、丙酮、乙醇和去離子水進行超聲處理，并在真空干燥箱中干燥得到預處理石墨粉；
6、(2)將步驟(1)所得的預處理石墨粉與三聚氰胺分別放在兩個不同的石英舟中，在管式爐中進行加熱煅燒，最終得到n摻雜石墨納米片；
7、(3)將步驟(2)所得的n摻雜石墨納米片與次磷酸鈉分別放在兩個不同的石英舟中，在管式爐中進行加熱煅燒，得到np共摻雜石墨納米片。
8、優選的是，所述石墨粉的預處理方法為：將3.0g石墨粉依次用40ml稀鹽酸、丙酮、乙醇和去離子水進行超聲處理30分鐘，并在60℃真空干燥箱中干燥12小時。
9、優選的是，所述n摻雜過程中石墨粉和三聚氰胺的質量比為1：1，在氬氣保護下以5℃·min-1的升溫速率升溫至600℃，并保溫3小時。
10、優選的是，所述p摻雜過程中石墨粉和次磷酸鈉的質量比為1：3，在氬氣保護下以2℃·min-1的升溫速率升溫至300℃，并保溫3小時。
11、優選的是，所述稀鹽酸的濃度為4mol·l-1。
12、本專利技術還提供所述電催化劑在堿性電催化產氧和酸性電催化產氫中的應用。
13、基于上述技術方案，本專利技術具有以下技術效果：
14、本專利技術制備了一種np共摻雜石墨納米片電催化劑，制備方法簡單高效，易于操作，成本低廉，有實際應用意義。本專利技術以廉價的石墨粉為原料，以三聚氰胺和次磷酸鈉分別作為氮源和磷源，通過高溫氣相法，在管式爐中制備了np共摻雜石墨納米片。通過電化學活化np共摻雜石墨納米片產生了具有堿性oer活性的鄰醌結構并進一步氧化含p官能團得到更多具有her活性的磷酸官能團，表現出優異的電催化性能。堿性oer的過電位僅為314mv，酸性her的過電位僅為-69.4mv。
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1.一種用于堿性電催化產氧和酸性電催化產氫的電催化劑，其特征在于，所述電催化劑為NP共摻雜石墨納米片電催化劑。
2.如權利要求1所述電催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述石墨粉的預處理方法為：將3.0g石墨粉依次用40mL稀鹽酸、丙酮、乙醇和去離子水進行超聲處理30分鐘，并在60℃真空干燥箱中干燥12小時。
4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述N摻雜過程中石墨粉和三聚氰胺的質量比為1：1，在氬氣保護下以5℃·min-1的升溫速率升溫至600℃，并保溫3小時。
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述P摻雜過程中石墨粉和次磷酸鈉的質量比為1：3，在氬氣保護下以2℃·min-1的升溫速率升溫至300℃，并保溫3小時。
6.如權利要求1所述電催化劑在堿性電催化產氧和酸性電催化產氫的應用。
【技術特征摘要】
1.一種用于堿性電催化產氧和酸性電催化產氫的電催化劑，其特征在于，所述電催化劑為np共摻雜石墨納米片電催化劑。
2.如權利要求1所述電催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述石墨粉的預處理方法為：將3.0g石墨粉依次用40ml稀鹽酸、丙酮、乙醇和去離子水進行超聲處理30分鐘，并在60℃真空干燥箱中干燥12小時。
4.根據權利...
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