[發明專利]金屬復合材料、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 201611088920.9
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106745525B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 俞書宏;余自友
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;C25B11/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種金屬復合材料、其制備方法及應用，該金屬復合材料包括：三維載體；與負載在三維載體上的金屬復合氧化物；所述金屬復合氧化物由在保護氣體中高溫煅燒的鎳鉬氧化物形成。與現有技術相比，本發明提供的金屬復合材料作為水氧化和尿素氧化催化劑具有較高的催化活性。

技術領域

本發明屬于電極材料技術領域，尤其涉及一種金屬復合材料、其制備方法及應用。

背景技術

目前，對發展中國家而言，燃料電池不再是一種新的技術了，它是全球實現低碳經濟體的重要機會。燃料電池是一種可以通過添加燃料持續的將化學能轉為電能的高效潔凈發電裝置。中國十分依賴于煤火電廠提供電力，電力有80％來自不可再生能源煤，19％來自水力發電，這種結構致使中國成為世界二氧化碳排放第一大國。同時，中國人口有13億居世界第一，在其他制造和家庭領域也有不少的碳排放量，因此，這些因素都使中國乃至全世界在能源供應和安全方面臨很大的挑戰。全球各個國家為了解決這些問題，已經開展并實施了可再生能源戰略，其中燃料電池是最具潛力和有望全面市場化的選擇，同時富余電力可先制氫，然后用于燃料電池汽車，是一種推進低碳發展的優質方案。因此，燃料電池正以“由點向面”的方式在不同的地區逐漸發展壯大實現商業化，目前燃料電池的項目已經在發電和電網支持、交通運輸、熱電聯產以及備用電源和遠程發電得到了迅速發展和認可，其中，韓國已經建造了世界最大的燃料電池發電廠，發電功率高達11.2MW；美國已經部署了超過1350套后備電源燃料電池；世界各地的汽車制造商(奔馳、現代、豐田、本田、福特、尼桑和通用)已經開始推動燃料電池電動車(FCEVs)的商業化。

氫氣燃料電池由于具有高的質量能量密度和幾乎零碳排放等優勢，成為目前燃料電池研究的熱點和重點。其中較為綠色環保的制氫方法就是電解水制氫氣。電解水制氫反應分為陽極的氧氣析出反應和陰極的氫氣析出反應。由于陽極和陰極電解過電勢的存在，理論上1.23V的電解電壓通常需要2V左右的電壓才能獲得氫氣，較低的電能氫能轉化效率導致了較高的制氫成本。目前為止最好的氧氣析出和氫氣析出催化劑分別是釕/銥基和鉑基貴金屬催化劑，但是其非常高的成本限制了大規模的應用。因此，開發出廉價高效的產氫產氧催化劑成為一項具有創新意義的研究，也是氫氣燃料電池成本的降低以及促進其在世界范圍內得以廣泛應用必不可少的條件，以此確保其在未來能夠取得極大的商業成功。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種金屬復合材料、其制備方法及應用，該金屬復合材料作為水氧化及尿素氧化反應催化劑具有較高的活性。

本發明提供了一種金屬復合材料，包括：

三維載體；

與負載在三維載體上的金屬復合氧化物；所述金屬復合氧化物由在保護氣體中高溫煅燒的鎳鉬氧化物形成。

優選的，所述三維載體為泡沫鎳、碳布與泡沫銅中的一種或多種。

優選的，所述金屬復合材料中鎳的質量分數為25％～40％；鉬的質量分數為45％～60％；氧的質量分數為0～30％。

優選的，所述金屬復合氧化物為一維納米棒陣列。

優選的，所述金屬復合氧化物的直徑為40～80nm；所述金屬復合材料的長徑比為(10～80)：1。

優選的，所述高溫煅燒的溫度為200℃～600℃；高溫煅燒的時間為1～3h。

本發明還提供了一種金屬復合材料的制備方法，包括：

S1)將鎳源化合物、鉬源化合物與三維載體在水中混合，加熱反應，得到負載鎳鉬氧化物的三維載體；

S2)將所述負載鎳鉬氧化物的三維載體在保護氣體中高溫煅燒，得到金屬復合材料。

優選的，所述步驟S1)中加熱反應的溫度為120℃～180℃；加熱反應的時間為4～12h。