[發明專利]一種IrCl6

有效

• 申請號: 201910770564.6
• 申請日: 2019-08-20
• 公開（公告）號: CN112473701B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 安長華;魏桂涓;黃奕文;安超;閆文秀
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: B01J27/13
• 分類號: B01J27/13;C25B1/04;C25B11/091;C25B11/054;C25B11/065
• 代理公司: 天津英揚昊睿專利代理事務所(普通合伙) 12227
• 代理人: 徐忠麗

本發明提供一種IrCl₆?氫氧化鈷/碳納米管復合電催化產氧材料，所述材料以氫氧化鈷/碳納米管為基底，分子級分散的IrCl₆負載在基底材料的表面，表達式為IrCl?Co(OH)₂/CNTs。采用溶劑熱與浸漬法直接制備了IrCl₆分子?氫氧化鈷納米片/碳納米管電催化析氧材料：首先以碳納米管負載的Co(OH)₂納米片為基底，使用簡單的浸漬分散法制備了分子級別分散的IrCl₆，其表達式為IrCl?Co(OH)₂/CNTs，負載量達到3.4wt％。X?射線光電子能譜、球差電鏡和擴展X?射線精細吸收譜證明表面分散粒子是IrCl₆分子以Ir?Cl?Co的氯橋鍵穩定在材料的表面。將IrCl?Co(OH)₂/CNTs材料應用于電催化析氧時，所制備的電催化劑表現出較低的過電勢和Tafel斜率，并具有良好的循環穩定性，適用于新能源開發領域。

技術領域

本發明涉及一種六氯化銥分子修飾的-氫氧化鈷/碳納米管產氧電催化劑的合成及其應用，屬于新能源材料合成及電化學技術領域。

背景技術

氫氣作為一種高效潔凈的新能源載體在可再生能源的發展利用領域扮演重要角色。目前我們已知的制氫手段主要有生物制氫、化石燃料制氫、太陽能制氫、化學氫化物制氫以及電化學分解水制氫。但由于轉化效率低，成本高以及環境污染等問題，電化學分解水操作簡單，制氫純度高、環境友好成為綠色應用前景的重要技術。電化學分解水中的重要半反應-析氧反應，是目前限制電化學分解水制氫技術的主要瓶頸。反應壁壘比析氫反應更苛刻，需要較高的過電勢來克服，因此反應效率較低和電能消耗較大。所以析氧反應是電化學分解水的限速反應，要獲得更為高效的析氫效率，首先需要解決的就是提高析氧反應動力學。

理論計算證明鈷基化合物具有較強的催化水分解能力，使其成為一種非常具有吸引力的電催化材料，在堿性溶液中的產氧催化能力已經得到了很多研究的認證。為了改善鈷基化合物的導電性，將其與碳納米管復合是一種非常有效的手段。碳管的一維材料結構特點，使其可以作為一個支撐，在與二維材料結合的時候，可以有效的減緩二維材料的卷曲等形變，保留其催化活性，另一方面，碳管還能在多層片結構中起到電子傳輸“橋梁”的作用，其良好的導電性增強電子的傳輸效率，提高催化效率。與直接負載在石墨烯大比表面積的片層上不同的是，碳納米管更傾向于提供一個一維模板，使其復合的材料在圍繞碳納米管均勻生長，不僅有效的提高復合材料的整體導電性，并且還能起到一種類似骨架的支撐作用，維持復合材料的形貌，增強循環穩定性能。

單原子催化劑具有接近百分之百的原子利用率以及遠超傳統催化劑的催化活性。小尺寸引起的量子尺寸效應、不飽和的配位環境、以及與載體之間的相互作用，賦予了它們非常高的催化性能。由于活性組分尺寸非常小，表面自由能非常高，如果投料較多，合成過程中趨于熟化長成尺寸更大的納米顆粒。所以需要選擇一個合適的載體，通過載體與原料原子間的強相互作用固定住活性組分，才能提高單原子的負載量，以提供更多的活性位點。

因此，發展簡便制備具有較高催化活性和循環穩定性的電催化產氧材料的研究具有挑戰性的課題。

發明內容

本發明提供了一種基于六氯化銥分子修飾的氫氧化鈷/碳納米管復合電催化產氧材料及其制備方法和應用，解決了目前電催化產氧效率低、循環壽命短等難題。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案予以實現：

一方面，本發明提供了一種IrCl₆-氫氧化鈷/碳納米管復合電催化產氧材料所述材料為以氫氧化鈷/碳納米管為基底、分子形式分散的IrCl₆負載在基底材料的表面，表達式為IrCl-Co(OH)₂/CNTs。IrCl₆-氫氧化鈷 /碳納米管復合電催化產氧材料是六氯化銥分子修飾的氫氧化鈷/碳納米管復合電催化產氧材料。