[發(fā)明專利]一種氧化還原固定方法制備高分散碳化鉬/碳復合電催化劑

有效

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• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106694006B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設計）人: 周亞君;張玲霞;施劍林
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: B01J27/22
• 分類號: B01J27/22;C25B1/04;C25B11/06
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 鄭優(yōu)麗;熊子君

本發(fā)明涉及一種氧化還原固定方法制備高分散碳化鉬／碳復合電催化劑，包括如下步驟：1）將帶還原性的有機物和七鉬酸銨溶于水中配制成混合溶液，其中帶還原性的有機物和七鉬酸銨的質量比為1：（0.1～2）；2）將所述混合溶液在120～200℃下水熱處理4～24小時后分離出固體，并洗滌、干燥；3）將干燥后的固體在保護氣氛下于600～1000℃煅燒2～10小時，得到高分散碳化鉬／碳復合電催化劑。本發(fā)明所用原料安全無毒，來料簡單，制備方便，可大規(guī)模合成碳化鉬納米材料。

技術領域

本發(fā)明涉及一種氧化還原固定方法制備高分散碳化鉬/碳復合電催化劑，屬于電催化技術領域。

背景技術

電解水制氫是一種高效環(huán)保的理想制氫方式。目前用的最理想的鉑基催化劑由于其價格高昂，資源有限，限制了其在工業(yè)上的應用。因此尋找和發(fā)現高效、低廉的非貴金屬電催化劑，是電解水制氫反應的關鍵。目前，一些早期過渡金屬，如Fe,Co,Ni,Mo,W等，他們組成的金屬合金以及碳化物、氮化物、硫化物、磷化物等，被廣泛地用來研究作為電解水制氫的催化劑。其中，β-Mo₂C由于其良好的電導性，理想的氫吸附能力，化學穩(wěn)定性以及其獨特的類貴金屬的電子結構，是近年來被廣泛研究的最佳的非貴金屬電催化劑之一。據報道，商業(yè)化的β-Mo₂C就具有電催化制氫的催化性能，但其催化性能于商業(yè)化的鉑碳相比，仍有很大差距。

碳化鉬材料的催化性能可通過制備碳化鉬納米結構來暴露更多的活性位，或者是將其負載在石墨烯、碳管等導電載體上來提高。目前，由于碳化鉬材料在制備過程中高溫下有不可避免的團聚過程或過度生長，以及碳化鉬表面的部分氧化，制備高分散的碳化鉬納米結構仍然是一個挑戰(zhàn)。目前用來制備碳化鉬納米結構的方法主要有，一是通過MOF的限域效應來制備碳化鉬納米結構，二是通過MoO_x-NH₂配位的方法，首先制備納米高分散的前驅體材料，然后高溫碳化得到碳化鉬納米結構。但通常這些方法制備復雜，條件苛刻。

發(fā)明內容

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種流程簡單、經濟合理、環(huán)境友好、易大規(guī)模生產的碳化鉬納米結構的合成方法，且制備的碳化鉬納米材料具有良好的電解水制氫性能。

在此，一方面，本發(fā)明提供一種采用氧化還原固定方法制備高分散碳化鉬/碳復合電催化劑的方法，包括如下步驟：

1)將帶還原性的有機物和七鉬酸銨溶于水中配制成混合溶液，其中帶還原性的有機物和七鉬酸銨的質量比為1：(0.1～2)；

2)將所述混合溶液在120～200℃下水熱處理4～24小時后分離出固體，并洗滌、干燥；

3)將干燥后的固體在保護氣氛下于600～1000℃煅燒2～10小時，得到高分散碳化鉬/碳復合電催化劑。

本發(fā)明舍棄傳統(tǒng)的MoO_x-NH₂配位的前驅體合成方法，采用一種氧化還原分散固定前驅體的方法來制備高分散的碳化鉬/碳復合電催化劑，具體而言，以還原性有機物為碳源，七鉬酸銨((NH₄)₆Mo₇O₂₄.4H₂O)為鉬源，巧妙地利用它們間的氧化還原作用，利用水熱反應，得到MoO₂/C復合物，然后在保護氣氛下高溫碳化得到高分散的碳化鉬/碳復合電催化劑。本發(fā)明所用原料安全無毒，來料簡單，制備方便，可大規(guī)模合成碳化鉬納米材料。

較佳地，所述帶還原性的有機物選自為乙二醇、丙三醇、檸檬酸、葡萄糖、蔗糖和淀粉中的至少一種。

較佳地，在所述混合溶液中，七鉬酸銨的濃度為0.002～0.1g/mL。

較佳地，步驟3)中，升溫速度為2～10℃/分鐘。

較佳地，步驟3)中，所述保護氣氛為惰性氣氛、或氫氣和惰性氣體的混合氣氛。