[發(fā)明專利]一種銥催化劑的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210382699.3
• 申請日: 2012-10-10
• 公開（公告）號: CN102872864A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邢巍;廖建輝;劉長鵬;張弘
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
• 主分類號: B01J23/52
• 分類號: B01J23/52;C23C14/34;C23C14/14;C25B11/08;C25B1/10
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵;李玉秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水電解催化劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及銥催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

質(zhì)子交換膜水電解是一項低能高效制氫氧的技術(shù)。在質(zhì)子交換膜水電解制氫氧技術(shù)之前，一般采用催化重整技術(shù)或堿性膜電解技術(shù)來制取氫氣。與傳統(tǒng)堿性膜電解制氫技術(shù)相比，質(zhì)子交換膜水電解技術(shù)具有以下優(yōu)點：氫氣不易反滲透，陰陽極之間的距離小于0.2mm，電池的內(nèi)阻小，轉(zhuǎn)換效率高，無污染，無腐蝕，氫氣純度高。但是質(zhì)子交換膜水電解技術(shù)采用貴金屬作為催化劑，其成本要高于堿性膜電解技術(shù)。為了體現(xiàn)質(zhì)子交換膜電解技術(shù)的優(yōu)勢，有必要提高催化劑的效能和穩(wěn)定性。

由于銥在金屬態(tài)時具有較好的電子傳輸能力；而銥的氧化態(tài)也具有半導(dǎo)體性質(zhì)，因此銥及其氧化物在水電解電池中得到了主要的應(yīng)用。現(xiàn)有技術(shù)中在以銥及其氧化物作為陽極催化劑時，通過加入Ta₂O₅，SnO₂和ZrO₂等來提高銥的穩(wěn)定性和分散性。銥催化劑的合成方法有很多，例如：溶膠-凝膠法：將醇鹽如Si（CH₃O）₄、Ti（OC₂H₅）₄和Al（OC₂H₅）₃和貴金屬銥的乙二醇鹽混合形成溶膠，然后調(diào)節(jié)pH值使溶膠凝膠化，經(jīng)干燥、焙燒和還原，即可在SiO₂、TiO₂和Al₂O₃等載體的孔道中形成貴金屬銥的納米粒子；蒸發(fā)法：將純金屬銥在惰性氣體中加熱蒸發(fā)，形成游離的銥納米粒子，直接附著在載體表面。但是上述兩種方法制備的銥催化劑的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性依然較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種導(dǎo)電性和穩(wěn)定性較好的銥催化劑的制備方法。

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種銥催化劑的制備方法，包括以下步驟：

a）將碳材料與銥鹽溶于去離子水中；

b）將步驟a）得到的溶液進行燒結(jié)，得到碳載銥催化劑；

c）向步驟b）得到的碳載銥催化劑表面濺射金，得到銥催化劑。

優(yōu)選的，所述碳材料為活性碳、石墨烯或碳納米管。

優(yōu)選的，所述碳材料與所述銥鹽的銥離子的摩爾比為（1~30）:（99~70）。

優(yōu)選的，步驟a）之后還包括：

將步驟a）得到的溶液調(diào)節(jié)pH至弱堿性；

將調(diào)至弱堿性的溶液與硝酸鈉混合，攪拌均勻；

將攪拌均勻的溶液在80~120℃加熱。

優(yōu)選的，所述燒結(jié)的溫度為300~800℃。

優(yōu)選的，所述燒結(jié)的時間為30~120min。

優(yōu)選的，所述金的濺射量為所述銥鹽中銥重量的1wt%10wt%。

優(yōu)選的，所述濺射在真空環(huán)境下進行。

本發(fā)明提供了一種銥催化劑的制備方法，在制備銥催化劑的過程中，首先制備了碳載銥催化劑，隨后在碳載銥催化劑表面進行濺射金，從而得到銥催化劑。本發(fā)明通過在碳載銥催化劑表面濺射一薄層黃金，使得到的銥催化劑對水電解過程中產(chǎn)生的電子能夠形成通道，減小了催化劑的內(nèi)阻，同時由于黃金不易被氧化，在電化學(xué)環(huán)境中也很穩(wěn)定，則緩解了催化劑被過度氧化的危害，從而提高了銥催化劑的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1與對比例1制備的催化劑在水電解電池中進行水電解的工作曲線。

具體實施方式

為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。