一种NiCo-BT电催化剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于功能材料，涉及电催化剂，具体涉及一种nico-bt电催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、几个世纪的工业化和人类活动消耗了大量的化石燃料，这不可避免地导致了当前的能源危机和全球变暖。氢气因高能量密度和无碳排放潜力而被认为是一种很有前途的清洁能源，在众多制氢方法中，电解水制氢作为一种产物纯度高、电解过程零碳排放的技术已受到广泛关注。然而，由于复杂的四电子转移过程动力学缓慢，在电解槽阳极侧的析氧反应(oer)表现出较高的过电位，这严重限制了整体电解效率并阻碍了水电解槽的大规模商业化。

2、在过去的几十年中，基于铱(ir)和钌(ru)的贵金属氧化物被认为是最先进的oer催化剂。然而，由于ir和ru的价格昂贵和稀缺性，它们的广泛应用受到限制。因此，具有高丰度和低成本优点的过渡金属催化剂作受到了广泛关注。合理设计高活性、高稳定性的非贵金属析氧催化剂，以提高电解水阳极反应速率和能量转换效率至关重要。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高催化活性、低过电位的nico-bt电催化剂及其制备方法和应用，原料来源广泛、成本低、制备方法简单、绿色环保。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种nico-bt电催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤一、按niacob，6≤a＜10、0＜b≤4，a+b＝10的化学计量比取niso4·6h2o和coso4·7h2o，将coso4·7h2o溶解在乙二醇中，磁力搅拌20分钟，形成溶液a；

5、步骤二、将1,2,4,5-苯四羧酸、niso4·6h2o同时倒入乙醇中，超声处理30分钟，形成溶液b；其中，1,2,4,5-苯四羧酸与niso4·6h2o的物质的量比为5:(4～6)；

6、步骤三、将溶液a缓慢滴入溶液b，形成溶液c，将溶液c在密封条件下快速磁力搅拌12小时，然后倒入不锈钢高压水热釜中，放入烘箱在130～150℃温度下反应16～20小时，反应完成后将水热釜从烘箱中取出，室温下静置24小时，然后离心分离出固体产物并放入烘箱中干燥得到nico-bt电催化剂。

7、本发明还具有以下技术特征：

8、优选的，步骤一中所述的磁力搅拌过程中转子转速为600～800转/分钟。

9、优选的，步骤三中所述的快速磁力搅拌转子转速为1100～1300转/分钟。

10、优选的，步骤三中所述的离心分离为采用离心机以8000～10000转/分钟的转速离心5～7分钟。

11、优选的，步骤三中所述的干燥温度为50～60℃。

12、本发明还保护一种如上所述的方法制备的nico-bt电催化剂及其在电解水反应中阳极侧的应用。

13、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

14、本发明的nico-bt电催化剂中1,2,4,5-苯四羧酸(bt)作为金属的有机配体，形成有机骨架，过渡金属颗粒均匀负载在bt上，使得材料具有较大的比表面积和更多的活动位点，提高水分子在阳极的吸附能力，加速阳极氧气的析出，表现出较高的析氧反应催化活性，提高电解槽的电解效率；nico-bt电催化剂可以在较低的电压条件下获得更高的电流密度，提高电解槽电解效率，降低电解能耗；

15、本发明提供的nico-bt电催化剂制备过程较为简单，合成原料来源广泛、成本低，制备过程绿色环保无污染，可大规模产业化生产用于催化电解槽阳极反应。

技术特征：

1.一种nico-bt电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的nico-bt电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的磁力搅拌过程中转子转速为600～800转/分钟。

3.如权利要求1所述的nico-bt电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤三中所述的快速磁力搅拌转子转速为1100～1300转/分钟。

4.如权利要求1所述的nico-bt电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤三中所述的离心分离为采用离心机以8000～10000转/分钟的转速离心5～7分钟。

5.如权利要求1所述的nico-bt电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤三中所述的干燥温度为50～60℃。

6.一种如权利要求1至5中任一项所述的方法制备的nico-bt电催化剂。

7.一种如权利要求6所述的nico-bt电催化剂在电解水反应中阳极侧的应用。

技术总结
本发明公开一种NiCo‑BT电催化剂及其制备方法和应用，适用于电解水制氢领域，其制备方法包括：将CoSO<subgt;4</subgt;·7H<subgt;2</subgt;O溶解在乙二醇中，搅拌均匀形成溶液A，再将1,2,4,5‑苯四羧酸、NiSO<subgt;4</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O同时倒入乙醇溶液中，超声处理形成溶液B，将溶液A缓慢滴入溶液B，形成溶液C，混合溶液C在密封条件下快速磁力搅拌12小时后倒入水热釜中进行溶剂热反应，反应完成后分离溶液中的固体产物，干燥后即得到催化剂，经过催化性能测试，NiCo‑BT电催化剂对电解水阳极析氧反应有较高的催化活性，在相同电流密度下比商业催化剂IrO<subgt;2</subgt;所需电压更低，能够加快电解速率，减小电解水阳极反应过电位，降低电解水能耗，可替代贵金属用于电解水制氢过程中作为阳极催化剂。

技术研发人员：李印实,闫凯
受保护的技术使用者：陕西清能动力科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27