[發(fā)明專利]一種原子分散的水氧化催化劑及其制備和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611006770.2
• 申請(qǐng)日: 2016-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN108070874B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李燦;管景奇;章福祥;韓洪憲;李軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): C25B1/04
• 分類號(hào): C25B1/04;C25B11/06;B01J23/34;B01J23/26;B01J23/745;B01J23/75;B01J23/755;B01J23/889
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種水氧化催化劑在電解水、光電催化分解水、光催化分解水中的應(yīng)用，其特征在于：

于碳基載體的骨架中分散單原子形式的金屬離子及非金屬原子氮，且金屬離子、碳原子及氮原子形成穩(wěn)定的配位鍵；

催化劑中金屬含量為0.01~2.0 wt.%，氮含量為1-8 wt.%；

所述碳基載體選自石墨片、氧化石墨烯、石墨烯、無定型碳、碳納米管或多孔碳中的一種或二種以上；

金屬為釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、釕、鈀、銥中的一種或幾種。

2.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于：

權(quán)利要求1中的催化劑制備如下步驟：

1）將金屬鹽與碳基載體在水中混合均勻，得到混合物1；

2）將步驟1所得的混合物1用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)或加熱蒸發(fā)中的任一種方法除去水，得到混合物2；

3）對(duì)混合物2進(jìn)行研磨，之后高溫焙燒處理，得到固體粉末；

4）對(duì)固體粉末進(jìn)行酸處理除去生成的氧化物，再過濾、洗滌、干燥，得到原子分散的水氧化催化劑。

3.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于：

所述金屬鹽中金屬離子為釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、釕、鈀、銥中的一種或二種以上，金屬鹽中陰離子選自硝酸根離子、亞硝酸根離子、硫酸根離子、亞硫酸根離子、硫離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子、磷酸根離子、磷酸氫根離子、磷酸二氫根離子、亞磷酸氫根離子、高氯酸根離子、氯酸根離子、次氯酸根離子、氯離子、硼酸根離子、草酸氫根離子、草酸根離子、乙酸根離子、乙酰丙酮根離子中的一種或二種以上。

4.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于：

步驟1）中金屬鹽與碳基載體的質(zhì)量比為1:50-10000，碳基載體與水質(zhì)量比為1:10-1000；混合方式為超聲和攪拌。

5.按照權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于：

金屬鹽與碳基載體的質(zhì)量比為1：100-1000，碳基載體與水質(zhì)量比為1:50-100。

6.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于：

步驟3）中混合物2在氨氣氣氛中300℃~1500℃高溫焙燒10min~10h。

7.按照權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于：

混合物2在氨氣氣氛中500℃~800℃高溫焙燒10min~10h。

8.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于：

步驟4）中進(jìn)行酸處理時(shí)所用酸為鹽酸，硝酸或硫酸中的一種，酸濃度為0.5 mol/L~18mol/L，酸處理時(shí)溫度為20-80℃。