[發(fā)明專利]Fe2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010517245.7
• 申請(qǐng)日: 2020-06-09
• 公開（公告）號(hào): CN111514896B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆曉麗;張華;章海霞;劉培植;郭俊杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/75
• 分類號(hào): B01J23/75;B01J35/10;C25B1/04;C25B11/091
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司 14101
• 代理人: 王思俊

Fe₂O₃/C@Co₂B催化劑的制備方法及在析氧反應(yīng)中的應(yīng)用，通過液體等離子體電弧放電法制備出了Fe₂O₃/C。使用化學(xué)還原法制備出了具有核殼結(jié)構(gòu)的Fe₂O₃/C@Co₂B催化劑。催化劑樣品經(jīng)洗滌干燥后，應(yīng)用于電催化析氧反應(yīng)過程中。結(jié)果表明，在10 mA/cm²的電流密度下，F(xiàn)e₂O₃/C@Co₂B催化劑的過電勢(shì)僅為332 mV，相比于商業(yè)的RuO₂催化劑（365 mV）過電勢(shì)下降了33 mV。另外，F(xiàn)e₂O₃/C@Co₂B和RuO₂的塔菲爾斜率分別為48 mV/dec和68 mV/dec，F(xiàn)e₂O₃/C@Co₂B相對(duì)于商業(yè)的RuO₂有更小的塔菲爾斜率，表明Fe₂O₃/C@Co₂B有更快的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。再者，F(xiàn)e₂O₃/C@Co₂B的穩(wěn)定性與Co₂B相比也得到了明顯的改善，可以穩(wěn)定催化水電解12 h無(wú)明顯下降，2000圈CV循環(huán)后，過電勢(shì)沒有明顯增高。

本發(fā)明涉及一種Fe₂O₃/C@Co₂B新型硼化物催化劑的制備及其在析氧反應(yīng)中的應(yīng)用，屬于催化劑制備及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氫能作為一種可再生能源，具有較高的能量密度、無(wú)污染和資源豐富的特點(diǎn)，從而受到了廣泛的關(guān)注，具有廣闊的應(yīng)用前景。電解水制氫作為一種新型技術(shù)，可以將電能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能，提供了一種可持續(xù)發(fā)展的解決方案。但是，在電解水制氫過程中，陽(yáng)極的析氧反應(yīng)（OER）的四電子轉(zhuǎn)移過程需要消耗大量的能量，嚴(yán)重限制了電解水制氫的進(jìn)一步發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)過程中加入催化劑，可以顯著的降低反應(yīng)的活化能，促進(jìn)反應(yīng)快速高效地進(jìn)行。負(fù)載型催化劑具有高活性和高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，在電解水制氫過程中起著重要的作用。過渡金屬硼化物（TMBs）作為一種新型的非貴金屬催化劑，不僅原料廣泛、制備方法簡(jiǎn)單，而且催化性能優(yōu)異，受到了研究者們的廣泛關(guān)注。

硼化物由于其差的導(dǎo)電性和不穩(wěn)定性，被限制了進(jìn)一步的發(fā)展。碳納米材料具有高的電導(dǎo)率和大的相對(duì)比表面積，使其成為各種催化劑的理想載體。近年來(lái)，把金屬硼化物負(fù)載于各種碳材料上制備的復(fù)合物，其催化性能得到了極大的提高。在碳材料中，由于氧化石墨烯（GO）具有負(fù)電性可以吸附陽(yáng)離子的特點(diǎn)，非常適用于化學(xué)還原法制備碳載硼化物催化劑，成為了使用頻率最高的載體碳材料。在石墨烯負(fù)載硼化物過程中，首先GO吸附金屬離子形成M²⁺/GO，然后用NaBH₄還原M²⁺/GO，便得到TMBs/rGO催化劑。Chen等通過氧化多壁碳納米管（MWCNTs），在上面添加上羥基和羧基，即功能化處理MWCNTs（f-MWCNTs），使其帶上負(fù)電荷，利用f-MWCNTs可以靜電吸附陽(yáng)離子的特點(diǎn)制備了雙功能催化劑Ni_xB/f-MWCNTs。無(wú)論是GO還是f-MWCNTs，都是利用靜電吸附使金屬陽(yáng)離子負(fù)載在碳材料上，需要對(duì)碳材料做一個(gè)極其漫長(zhǎng)和復(fù)雜的功能化的處理過程。制備過程不僅漫長(zhǎng)，而且過程中需要濃硫酸和高錳酸鉀處理有一定的危險(xiǎn)性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種Fe₂O₃/C@Co₂B新型硼化物催化劑的制備及其在析氧反應(yīng)中的應(yīng)用，首先提供一種簡(jiǎn)單可控的新型硼化物催化劑制備方法，并且提供了該催化劑用于析氧反應(yīng)的方法。