[發明專利]一種鑭系金屬摻雜鈷酸鑭型納米管材料及其制備方法、以及電解水制氫的方法

有效

• 申請號: 202011041966.1
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112110497B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 俞書宏;余自友
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C01G51/00
• 分類號: C01G51/00;C25B1/04;C25B11/091;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 豆貝貝

1.一種鑭系金屬摻雜鈷酸鑭型納米管材料，所述鑭系金屬摻雜鈷酸鑭具有式(Ⅰ)所示結構：

(La_1-xA_x)CoO₃ (Ⅰ)；

其中，

鑭系金屬摻雜元素A為Pr、Nd、Sm和Gd中的一種或幾種；

0＜x≤0.5；

所述納米管材料的管壁由鑭系金屬摻雜鈷酸鑭納米顆粒搭接組成；

所述納米管材料的外徑為80～300nm，內徑為30～200nm；

所述納米顆粒的粒度為5～20nm。

2.根據權利要求1所述的納米管材料，其特征在于，所述納米管材料的比表面積為35～50m²/g。

3.一種權利要求1～2中任一項所述的鑭系金屬摻雜鈷酸鑭型納米管材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

a)將碲納米線、碳源化合物和水混合，進行熱處理，得到碳納米纖維分散液；

b)將所述碳納米纖維分散液與鑭鹽、鈷鹽、摻雜元素金屬鹽和尿素混合后，進行水熱反應，得到金屬前驅體包覆的碳納米纖維；

c)對所述金屬前驅體包覆的碳納米纖維進行熱處理，得到鑭系金屬摻雜鈷酸鑭型納米管材料；所述鑭系金屬摻雜鈷酸鑭具有式(Ⅰ)所示結構：

(La_1-xA_x)CoO₃ (Ⅰ)；

其中，

鑭系金屬摻雜元素A為Ce、Pr、Nd、Sm和Gd中的一種或幾種；

0＜x≤0.5。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述碲納米線通過以下方法制得：

S1、將碲源化合物、表面活性劑、還原劑、堿性pH調節劑和水混合進行水熱反應，得到碲納米線分散液；

S2、將所述碲納米線分散液與有機溶劑混合后，進行固液分離，得到碲納米線。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟a)中：

所述碲納米線與碳源化合物的摩爾比為(0.06～0.14)∶(6～14)；

所述碳源化合物選自葡萄糖、果糖和蔗糖中的一種或幾種；

所述碲納米線在水中的濃度為2.0～4.8mmol/L；

所述熱處理的溫度為150～200℃，時間為3～12h；

所述步驟c)中：

所述熱處理的溫度為600～700℃，時間為1～4h。

6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟b)中：

所述鑭鹽為硝酸鑭和/或氯化鑭；

所述鈷鹽為硝酸鈷、氯化鈷和乙酸鈷中的一種或幾種；

所述摻雜元素金屬鹽為硝酸鹽；

所述鑭鹽與摻雜元素金屬鹽的總摩爾量與鈷鹽的摩爾比為(0.5～1.25)∶(0.8～2)；

所述鈷鹽與尿素的摩爾比為(0.8～2)∶(6～16)；

所述鈷鹽在所述碳納米纖維分散液中的濃度為26～66mmol/L；

所述水熱反應的溫度為100～160℃，時間為2～8h。

7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述碲源化合物為亞碲酸鈉；

所述表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮；

所述還原劑為水合肼；

所述堿性pH調節劑為氨水。

8.一種電解水制氫的方法，其特征在于，電解體系中陽極上負載的析氧催化劑為權利要求1～2中任一項所述的鑭系金屬摻雜鈷酸鑭型納米管材料或權利要求3～7中任一項所述的制備方法制得的鑭系金屬摻雜鈷酸鑭型納米管材料。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述電解體系中的電解液為中性電解液或堿性電解液。