[發(fā)明專利]一種具有顆粒狀鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物高性能析氧催化劑的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910973948.8
• 申請(qǐng)日: 2019-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN110560068A
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭志巖;王友配;李明;王思清;杜芳林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/755
• 分類號(hào): B01J23/755;H01M4/88;H01M4/90;C25B1/02;C25B11/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉一種具有顆粒狀鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物高性能析氧催化劑的制備方法，具體涉及一種利用水熱法法一步合成，其具體制備工藝為：稱取5.463g硝酸鎳(H₁₂N₂NiO₁₂)和2.517g硝酸鐵(H₁₈FeN₃O₁₈)以及0.604g硝酸鈷(CoH₁₂N₂O₁₂)溶于30mL去離子水中，將2.304g氫氧化鈉(NaOH)和2.544g碳酸鈉(Na₂CO₃)溶于30mL去離子水中，后將兩種溶液混合劇烈攪拌后，在70－90℃溫度范圍內(nèi)，水熱條件下反應(yīng)48h，將得到的沉淀離心，在60℃下干燥24h。所得到的具有具有顆粒狀鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物析氧催化劑具有析氧活性高，導(dǎo)電性好，堿性條件下穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明材料制備方法簡(jiǎn)易，設(shè)備簡(jiǎn)單；原材料價(jià)格低廉，重復(fù)性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有顆粒狀鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物高性能析氧催化劑的制備方法，具體涉及一種利用水熱法合成暴露更多活性位點(diǎn)的顆粒狀鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物高性能析氧催化劑的方法，所得到的顆粒狀鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物高性能析氧催化劑具有析氧催化活性高，導(dǎo)電性好，堿性條件下穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。

背景技術(shù)

具有比表面積大、暴露的活性位點(diǎn)多等特點(diǎn)的高效的催化劑是可以降低過電位的材料，其在燃料電池、太陽(yáng)能電池、金屬空氣電池以及生產(chǎn)清潔氫燃料等方面有重要的應(yīng)用。

近年來，基于非貴金屬的過渡金屬(Ni，F(xiàn)e，Co，)化合物和合金由于其優(yōu)異的理論催化性能，環(huán)境友好性和豐富的來源，成為水分解的有效催化劑，并且被認(rèn)定為催化活性中心。過渡金屬氫氧化物因其成本低廉和來源豐富而在電催化領(lǐng)域獲得了很多研究興趣，除此之外，在酸堿介質(zhì)中還具有良好的穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)和合成可以暴露更多活性位點(diǎn)的高效催化劑顯得尤為重要。

鎳、鐵、鈷金屬元素作為典型的電催化劑材料，由于成本低廉和來源豐富在電催化析氧領(lǐng)域方面被廣泛研究。通過一步水熱法制備鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物，因其結(jié)構(gòu)單元是由細(xì)小顆粒能夠提供更多的活性位點(diǎn)使得電催化活性顯著增強(qiáng)。因此，顆粒狀鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物電催化劑在析氧反應(yīng)中具有很大優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于顆粒堆狀鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物電催化劑而言，具有更豐富的活性中心，這在設(shè)計(jì)電化學(xué)析氧反應(yīng)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。到目前為止，通過水熱法合成具有顆粒狀鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物高性能析氧催化劑的制備方法未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一種具有顆粒狀鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物高性能析氧催化劑的制備方法，具體涉及一種利用水熱法一步合成，所得到鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物催化劑具有析氧活性高，導(dǎo)電性好，堿性條件下穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，且易于批量生產(chǎn)。

本發(fā)明先通過一步水熱法制備具有顆粒狀鎳、鐵、鈷三元金屬氫氧化物高性能析氧催化劑，其具體制備工藝為：

稱取5.463g硝酸鎳(H₁₂N₂NiO₁₂)和2.517g硝酸鐵(H₁₈FeN₃O₁₈)以及0.604g硝酸鈷(CoH₁₂N₂O₁₂)溶于30mL去離子水中，將2.304g氫氧化鈉(NaOH)和2.544g碳酸鈉(Na₂CO₃)溶于30mL去離子水中，后將兩種溶液混合劇烈攪拌后，在80℃水熱條件下反應(yīng)48h，將得到的沉淀離心，在60℃下干燥24h。

本發(fā)明所涉及產(chǎn)品工藝簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定且工藝重復(fù)性能好，反應(yīng)參數(shù)容易控制、安全可靠、原材料廉價(jià)易得，以及易于放大和工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)；所制備的細(xì)小顆粒堆積結(jié)構(gòu)的鎳鐵鈷三元金屬氫氧化物電催化劑具有析氧活性高，導(dǎo)電性好，堿性條件下穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。