[發明專利]一種用于析氧反應的非貴金屬層狀電催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201710506652.6
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107338453B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 汪慶祥;蔡福仙;高鳳
• 申請（專利權）人: 閩南師范大學
• 主分類號: C25B11/06
• 分類號: C25B11/06;C25B1/04;C01G9/00
• 代理公司: 廈門創象知識產權代理有限公司 35232
• 代理人: 吳慧敏

本發明公開了一種用于析氧反應的非貴金屬層狀電催化劑及其制備方法，該催化劑化學通式為Co_0.9Zn_3.1(OH)₆SO₄，其為層狀雙金屬氫氧化物，該析氧反應的非貴金屬層狀電催化劑Co_0.9Zn_3.1(OH)₆SO₄材料，在室溫條件下1.0 mol/L NaOH電解液利用CHI 6043e工作站測試的結果，其初始過電位為1.55伏，其層狀雙金屬氫氧化物厚度為 150?180 nm，直徑為3.40?4.40 μm。該催化劑具有良好的OER催化活性，制備過程簡單、穩定性高且原料價格低廉、易于實現工業化量產，提供一種促進電解水制氫產業化發展的制備新思路。

技術領域

本發明涉及電催化分解水催化劑領域，尤指一種用于析氧反應的非貴金屬層狀電催化劑的制備方法。

背景技術

現今環境污染問題嚴重且化石燃料儲量減少，使得各類新能源和可再生能源的發展受到了世界各國的高度重視。目前，新能源的研究主要有核能、太陽能、風能、地熱能、潮汐能以及氫能等。其中，氫能因其原料氫氣來源廣、能量密度高和清潔無污染等優點而備受科學家的關注。

電催化分解水是生產清潔能源氫氣(H₂)的有效途徑之一，已被視為改變能源危機以及實現可持續氫能源發展的重要手段。水分解反應可以分為兩個半反應：析氫反應(HER)和析氧反應(OER)，其中OER涉及四個電子的傳遞，具有較高的過電位，同時OER是一個動力學慢反應過程。因此，OER是整個電催化分解水的瓶頸所在，極大地限制了包括燃料電池和電解池在內的設備的產業化發展。目前，OER中電催化活性最好的是貴金屬銥(Ir)、釕(Ru)的氧化物，它們可用做OER的基準物。可是它們高昂的成本和稀缺的資源限制了其廣泛應用。因此，對高效、高穩定、以及價格低廉的OER電催化劑研究是極其重要的。

相關技術人員積極設計想要通過簡單、經濟、易于實現工業化的制備條件或方法，制備出高效、高穩定性且價格低廉的OER催化材料，以實現在電解水制氫的過程中，降低OER反應的過電位，提高電解水的效率，促進電解水制氫的產業化發展。

發明內容

本發明的目的是提供一種簡單、經濟且易于實現工業化生產的用于析氧反應的非貴金屬層狀電催化劑及其制備方法。

具體為：一種用于析氧反應的非貴金屬層狀電催化劑，其特征在于化學通式為Co_0.9Zn_3.1(OH)₆SO₄。

如上所述的一種用于析氧反應的非貴金屬層狀電催化劑，其為層狀雙金屬氫氧化物。

所述的一種用于析氧反應的非貴金屬層狀電催化劑，其在室溫、1.0mol/L NaOH電解液條件下，利用CHI 6043e工作站測得其初始過電位為1.55伏，該測試條件下經過3小時后其電流密度下降6％-7％，

所述的一種用于析氧反應的非貴金屬層狀電催化劑，其特征在于其厚度為150-180nm。

所述的一種用于析氧反應的非貴金屬層狀電催化劑，其特征在于其直徑為3.40-4.40μm。

一種用于制備上述用于析氧反應的非貴金屬層狀電催化劑的方法，其特征在于包括以下步驟：