一种制备多孔过渡金属电解水催化剂的方法与流程

本发明属于电解水技术领域，特别涉及一种多孔过渡金属电解水催化剂的方法。

背景技术：

随着世界人口数量急剧增长，对能源的消耗以及对环境的压力日益增加，与此同时，对化石燃料的强烈依赖已使我们的经济易受影响，过度使用化石燃料也会加重空气污染和全球变暖，而氢能具有燃烧值高，燃烧产物无污染的优点。电解水是生产氢气和氧气的有效途径，传统贵金属催化剂(如pt、ir、ru等)价格昂贵、产量稀少，而过渡金属(如fe、co、ni、cu等)产量丰富、价格低廉，成为研究的热点。

co、ni元素是地球丰富的非贵金属的元素，价格低廉，在碱性溶液中抗腐蚀能力较强，相对于其他元素具有较高的oer活性，因此工业上应用其作为阳极电极。镍、钴的催化剂主要有氧化物、氢氧化物、ldh和mof。最受关注的非贵金属her催化剂包括过渡金属碳化物和非贵金属合金。然而这些催化剂表现出了差的her活性。形貌和催化剂的导电性是影响her活性的两大关键因素。因此如何调控或制备具有较大比表面积的催化剂成为急需解决的问题，youxu等人使用阴离子交换的方法合成了fep纳米片在酸性条件下是很好的her催化剂，但是这种方法不能适当的控制化合物的纳米结构和形貌以进一步提高催化剂的效率。xupingsun等人报道了一种两部合成法的生长在钛片上的ni2p纳米粒，在酸性溶液中作为完整的析氢电极有卓越的催化剂活性和近乎100％的法拉第效应。而jinjiang等人报道一种新的方法用次磷酸钠磷化mof的方法制备磷化物，成功的制备了ni2p，为磷化物的发展提供了新的思路。

但是上述的催化剂合成的工艺条件比较复杂，因此，需要寻找一种简单易操作的方法来提高电解水催化剂的电催化性能。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种制备多孔过渡金属电解水催化剂的方法，提高作为电解水催化剂的电性能。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

采用高温氧化的方法，使被碱液沉淀的钴盐和镍盐氧化，提高其电催化性能，包括以下步骤：

步骤1)将tween乳化剂加入氢氧化钠溶液中，在恒温加热的条件下不断搅拌。

步骤2)将不同比例的硝酸钴和硝酸镍溶液混合，缓慢滴加进有tween乳化剂的碱液中，并不断搅拌。

步骤3)将沉淀收集并离心干燥，在空气中退火一段时间后，得到多孔过渡金属电解水催化剂。

进一步地，所述tween乳化剂为tween-20，tween-40，tween-60，tween-65，tween-80和tween-85的一种或多种混合物。

进一步的，所述的氢氧化钾溶液的浓度为0.5-5mol/l。

进一步的，所述的硝酸钴溶液的浓度为0.5-5mol/l，硝酸镍溶液的浓度为0.5-5mol/l。

进一步的，所述的退火温度为200-500℃。

进一步的，所述的退火时间为2-5h。

与现有技术相比，本发明的效果及优点是：

(1)由高温氧化的方法得到了由过渡金属组成的电催化剂，较高提高电催化的性能，操作简便；

(2)高温氧化的设备简单，较易达到工业化生产的规模和要求；

(3)高温氧化的方法保证了催化剂能够长期稳定保存。

由上述优点可见，本发明对提高作为电解水催化剂的电催化性能有重要意义。

附图说明

图1实施例1中，过渡金属电催化剂的扫描电镜图。

图2事实例1中，过渡金属电催化剂的电解水性能图。

具体实施方式

以下通过具体实施例结合附图详细说明本发明的技术及特点，但这些实施例并非用以限定本发明的保护范围。

采用高温氧化的方法，使被碱液沉淀的钴盐和镍盐氧化，提高其电催化性能，包括以下步骤：

步骤1)将tween-85加入氢氧化钠溶液中，在恒温加热的条件下不断搅拌。

步骤2)将不同比例的硝酸钴和硝酸镍溶液混合，缓慢滴加进有tween-85的碱液中，并不断搅拌。

步骤3)将沉淀收集并离心干燥，在空气中退火一段时间后，得到多孔co-ni电解水催化剂。

进一步的，所述的氢氧化钾溶液的浓度为0.5mol/l。

进一步的，所述的硝酸钴溶液的浓度为0.5mol/l，硝酸镍溶液的浓度为0.5-5mol/l。

进一步的，所述的退火温度为300℃。

进一步的，所述的退火时间为2h。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种多孔过渡金属电解水催化剂的方法。该方法采用碱液使硝酸钴‑硝酸镍混合盐沉淀，Tween乳化剂作为碳载体的模板剂。经过离心和热处理，得到多孔过渡金属电解水催化剂，该催化剂具有较高的电催化解水性能，且该方法制备简单，生产成本低，易于操作，便与大规模生产。

技术研发人员：刘长海;王可;陈智栋
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：2017.11.08
技术公布日：2018.04.06