[發明專利]交聯多孔的La1?xCaxCoO3氧析出反應催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201710261501.9
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN107159221A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 胡瑋;許帥;童金林
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;C25B1/04;C25B11/06
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 俞鴻

技術領域

本發明屬于堿性水電解催化劑研究領域，具體是一種交聯多孔的La_1-xCa_xCoO₃氧析出反應催化劑的制備方法。

背景技術

電解水時在陰極可生成氫氣，在陽極則析出氧氣，是可再生能源存貯與轉化的關鍵技術。堿性水電解過程中可使用非貴金屬氧化物作為陽極氧析出反應催化劑，常見的鈣鈦礦氧化物ABO₃有幾個關鍵特性：過渡金屬氧化態間的靈活變化形成氧化還原電對B^m+/B^m+1；氧空缺或氧過剩形成缺陷結構；優良的氧陰離子遷移率及氧交換動力學，均有利于催化氧還原/氧析出反應。ABO₃鈣鈦礦氧化物中A位離子的種類和比例的變化可改變晶體的結構、離子半徑/結合能及導電性；半徑較小的B位的過渡金屬離子可引起協同效應、形貌及引入混合價態等變化，調變了鈣鈦礦氧化物的電催化活性。另外，催化劑的比表面積越大催化活性越強，然而已有的鈣鈦礦氧化物催化劑在僅采用球磨、溶膠-凝膠或燃燒合成等方法制成時，比表面積低，粒徑較大，表面催化反應受到制約；有的鈣鈦礦氧化物催化劑還需要使用基底，添加物多，增加了成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種交聯多孔的La_1-xCa_xCoO₃氧析出反應催化劑的制備方法，制備時無需使用模板和基底，制得的催化劑表面網狀多孔，比表面積大，催化活性高。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種交聯多孔的La_1-xCa_xCoO₃氧析出反應催化劑的制備方法，所述催化劑的通式為La_1-xCa_xCoO₃，其中x為0.4或0.5，其制備方法包括以下步驟：

1)制液：稱取可溶性的La鹽、Ca鹽及Co鹽溶解于體積為V₁的蒸餾水中，持續攪拌，制成金屬前驅體溶液A；稱取檸檬酸、造孔劑于體積為V₂的蒸餾水中，制成溶液B；其中V₁:V₂＝3:2；

2)混勻：在攪拌的條件下將溶液B逐漸加入金屬前驅體溶液A中形成混合溶液；

3)去除水分：將混合溶液恒溫蒸發去除水分，再在烘箱中烘干得到干凝膠；

4)制得催化劑：將干凝膠置于馬弗爐，在空氣氣氛下煅燒取出，得到黑色的交聯多孔的La_1-xCa_xCoO₃催化劑。

具體地，所述步驟1)中可溶性的La鹽為La(NO₃)₃.6H₂O或LaCl₃，可溶性的Ca鹽為Ca(NO₃)₂.4H₂O或CaCl₂，可溶性的Co鹽為Co(NO₃)₂.6H₂O或CoCl₂.6H₂O。

進一步地，所述步驟1)中可溶性的La鹽與可溶性的Ca鹽的物質的量之和與可溶性的Co鹽的物質的量相等，所述金屬前驅體溶液A的金屬離子的總濃度為0.5～1.0mol/L。

具體地，所述步驟1)中檸檬酸的物質的量與La鹽、Ca鹽和Co鹽的物質的量之和相等；造孔劑的物質的量是La鹽、Ca鹽和Co鹽的物質的量之和的1～2倍。

進一步地，所述步驟1)中造孔劑為蔗糖或葡萄糖。

進一步地，所述步驟3)中恒溫蒸發的溫度為80℃，時間為6～8h；烘干所用的溫度為100℃，時間為8～12h。

進一步地，所述步驟4)中煅燒的溫度為650～675℃，煅燒時間為1～3h。

進一步地，所述交聯多孔的La_1-xCa_xCoO₃氧析出反應催化劑為蠕蟲狀不規則多孔形貌，催化劑的孔徑為6～100nm，催化劑的比表面積為18.6～44.8m²/g。