[發明專利]貴金屬/鉬鎳類復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010687438.7
• 申請日: 2020-07-16
• 公開（公告）號: CN111871427B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 劉碧錄;楊豐寧;羅雨婷;余強敏
• 申請（專利權）人: 清華-伯克利深圳學院籌備辦公室
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J37/10;B01J37/18;B82Y30/00;B82Y40/00;C25B1/04;C25B11/091;C25B11/04;C25B11/031;C01G53/00;C01G39/02;H01M4/92;H01M4/88
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 劉方

本發明公開了一種貴金屬/鉬鎳類復合材料及其制備方法和應用，貴金屬/鉬鎳類復合材料包括具有三維結構的鉬鎳類材料和負載在所述鉬鎳類材料上的貴金屬；所述鉬鎳類材料包括ABOsubgt;4/subgt;型化合物內核，以及分散在所述ABOsubgt;4/subgt;型化合物內核周邊的AB合金和B的氧化物，其中A為鐵、鈷、鎳、銅、鋅中的任一種，B為ⅥB族元素。本發明的貴金屬/鉬鎳類復合材料具有貴金屬負載量可調、貴金屬高度分散的優勢，同時具有優異的催化性能，在電解水產氫等領域具有較好的應用前景。

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，尤其是涉及一種貴金屬/鉬鎳類復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

全世界范圍的環境壓力和能源短缺，對能源系統的升級轉型提出了新的要求。氫能作為一種可再生能源，因其在使用過程中清潔無污染，并且具有比化石能源(汽油)高兩倍的能量密度，展現出良好的應用前景。電解水制氫是目前環境友好和可持續的制氫方法之一，該方法通過外電壓驅動，可將水分解成氫氣和氧氣，并且不產生任何其他副產物。電解水制氫技術可以與其它新能源技術有效地結合起來，特別是將風能、太陽能產生的電能轉換成化學能存儲在氫氣中，可以實現能源利用率的提高，避免能源浪費，進而實現清潔能源的使用和可持續發展。

然而，與甲烷重整制氫和煤炭氣化制氫相比，目前電解水制氫并沒有經濟優勢，其成本大約是其他方法的一到兩倍。因此，如何進一步提高電解水產氫的效率使得成本降低是這一領域的重要技術難題。迄今為止，大量的研究都聚焦在低產氫速率(小電流密度，如10mA?cm^-2)下具有優異的催化性能，在較高產氫速率(大電流密度，如1000mA?cm^-2)下催化性能劣化問題難以克服，不能解決實際應用中提高氫析出效率的需求。因此尋找大電流密度下高催化活性，高穩定性的的電解水催化劑是目前電催化研究的重點和難點。

CN109225257A公開了一種負載型單原子催化劑及其制備方法。所述催化劑是由單分散金屬原子均勻地負載在納米襯底材料表面構成。其制備方法包括：在包含金屬鹽的電解質溶液中，采用三電極體系進行電化學沉積，以負載有納米襯底材料的玻碳電極作為工作電極，石墨棒作為對電極，銀/氯化銀電極作為參比電極，進行線性伏安掃描，使金屬原子單分散、均勻地沉積到納米襯底材料上，得到所述負載型單原子催化劑。該負載型單原子催化劑結構單一，開發納米結構豐富的高性能高穩定性的催化劑，對本領域具有重要意義。發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種貴金屬/鉬鎳類復合材料及其制備方法和應用，該貴金屬/鉬鎳類復合材料具有豐富的三維結構，同時具有優異的催化性能。

本發明所采取的技術方案是：

本發明的第一方面，提供一種貴金屬/鉬鎳類復合材料，其特征在于，包括具有三維結構的鉬鎳類材料和負載在所述鉬鎳類材料上的貴金屬；所述鉬鎳類材料包括ABO₄型化合物內核，以及分散在所述ABO₄型化合物內核周邊的AB合金和B的氧化物，其中A為鐵、鈷、鎳、銅、鋅中的任一種，B為ⅥB族元素。

AB合金是指含有A和B形成的合金，例如鉬鎳合金MoNi₄、MoNi₃。

根據本發明的一些實施例，B為鉬或鎢。

根據本發明的一些實施例，所述三維結構包括棒狀、花狀或管狀。

根據本發明的一些實施例，所述ABO₄型化合物內核為鉬酸鎳內核，AB合金為鉬鎳合金，B的氧化物為鉬的氧化物。

根據本發明的一些實施例，所述鉬的氧化物包括二氧化鉬、三氧化鉬中的至少一種；所述鉬鎳合金包括MoNi₄、MoNi₃中的至少一種。