[發(fā)明專利]一種電催化析氫材料及其制備方法和應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010778823.2 | 申請日： | 2020-08-05 |
| 公開（公告）號： | CN112023926B | 公開（公告）日： | 2022-02-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 徐彩玲;郭凱璐;黃俊峰;王彥濤 | 申請（專利權(quán)）人： | 蘭州大學(xué) |
| 主分類號： | B01J23/75 | 分類號： | B01J23/75;B01J23/755;B01J35/04;B01J37/10;B01J37/34;C25B11/091;C25B11/061;C25B1/04 |
| 代理公司： | 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372 | 代理人： | 吳大建;李盼 |
| 地址： | 730000 甘肅*** | 國省代碼： | 甘肅;62 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 電催化 材料 及其 制備 方法 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明提供一種電催化析氫材料，包括：泡沫鎳基體，以及負(fù)載于所述泡沫鎳基體上的活性組分，所述活性組分包含單質(zhì)Co、式(I)所示的第一復(fù)合金屬氧化物和式(II)所示的第二復(fù)合金屬氧化物，Co3?xNixO4式(I)；Co1?yNiyO式(II)，式(I)中，x的取值范圍為0＜x＜3，式(II)中，y的取值范圍為0＜y＜1。該電催化析氫材料有優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及無機(jī)納米材料領(lǐng)域，具體涉及一種電催化析氫材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)
氫氣作為二次能源和清潔能源載體，具有來源廣、燃燒熱值高、清潔低碳等優(yōu)點，對保障國家能源安全、應(yīng)對氣候變化、防治大氣污染等具有重要意義，是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉粗弧?/p>
在諸多制氫工藝中，電解水制氫因其操作簡便、綠色環(huán)保等優(yōu)點而備受研究者青睞，具有廣闊的應(yīng)用前景。電解水技術(shù)的核心是電催化水分解過程，這一過程發(fā)生在電催化劑表面。因此，開發(fā)高活性、高穩(wěn)定性的電催化劑，降低反應(yīng)過電位，提高反應(yīng)動力學(xué)，是實現(xiàn)高效制氫的重要研究課題。
目前，貴金屬鉑(Pt)被認(rèn)為是最優(yōu)的電解水析氫催化劑，然而Pt存在價格昂貴、儲量匱乏等問題，這嚴(yán)重限制了其在析氫反應(yīng)(HER)中的大規(guī)模應(yīng)用。因此，尋找廉價高效的電催化劑是當(dāng)前電解水制氫領(lǐng)域面臨的主要挑戰(zhàn)。
過渡金屬化合物，特別是鎳鈷雙金屬氧化物，因其低廉的價格、優(yōu)異的電子特性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性及氧化還原活性而備受關(guān)注。值得注意的是，盡管科學(xué)家們已經(jīng)做了大量的工作，但目前鎳鈷雙金屬氧化物的合成往往涉及復(fù)雜的多步反應(yīng)或高溫煅燒反應(yīng)，并且材料的析氫性能也不十分理想。這些問題不僅不能滿足電催化劑的設(shè)計要求，也不利于工業(yè)上的批量化生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種電催化析氫材料，其以泡沫鎳為基體，以單質(zhì)Co、Co3-xNixO4和Co1-yNiyO作為活性組分，具有優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性。
本發(fā)明的目的之二在于提供一種與上述目的之一相對應(yīng)的電催化析氫材料的制備方法。
本發(fā)明的目的之三在于提供一種與上述目的相對應(yīng)的電催化析氫材料在電解水領(lǐng)域中的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的之四在于提供一種與上述目的相對應(yīng)的電催化析氫材料在全水分解領(lǐng)域中的應(yīng)用。
為實現(xiàn)上述目的之一，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
一種電催化析氫材料，包括：泡沫鎳基體，以及負(fù)載于所述泡沫鎳基體上的活性組分，所述活性組分包含單質(zhì)Co、式(I)所示的第一復(fù)合金屬氧化物和式(II)所示的第二復(fù)合金屬氧化物，
Co3-xNixO4 式(I)
Co1-yNiyO 式(II)
式(I)中，x的取值范圍為0＜x＜3，式(II)中，y的取值范圍為0＜y＜1。
本申請的發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，單質(zhì)Co、式(I)所示的第一復(fù)合金屬氧化物和式(II)所示的第二復(fù)合金屬氧化物構(gòu)成的活性組分體系具有更高的催化活性。
根據(jù)本發(fā)明，Co3-xNixO4表示Ni摻雜的Co3O4晶粒。
根據(jù)本發(fā)明，Co1-yNiyO表示Ni摻雜CoO與Co摻雜NiO共同構(gòu)成的復(fù)合晶粒。
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