[發(fā)明專利]一種層狀雙金屬氫氧化物及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011184045.0
• 申請(qǐng)日: 2020-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN112359378B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹榮;曹敏納;游晗暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): C25B11/093
• 分類號(hào): C25B11/093;C25B1/04
• 代理公司: 北京元周律知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11540
• 代理人: 李花

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N層狀雙金屬氫氧化物及其制備方法與應(yīng)用，所述層狀雙金屬氫氧化物為NiIr層狀雙金屬氫氧化物。所述層狀雙金屬氫氧化物具有優(yōu)良的海水電解催化活性、選擇性和穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及一種層狀雙金屬氫氧化物及其制備方法與應(yīng)用，屬于材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氫氣是一種高效清潔能源。電解水制備氫氣相比于其他手段(如水煤氣得到氫氣和一氧化碳混合氣等)能夠得到純度更高的氫氣，效率也更高。

但是現(xiàn)在的大多數(shù)關(guān)于電解水的研究主要是以純水為電解質(zhì)，而水資源的稀缺往往會(huì)成為限制純水電解應(yīng)用的主要瓶頸。因此，利用海水進(jìn)行電解成為了更有前景的產(chǎn)氫手段，對(duì)于海水電解的開發(fā)研究仍屬于空白。

海水相較于純水來(lái)說(shuō)存著許多雜質(zhì)離子，這些離子在電解過(guò)程中會(huì)嚴(yán)重腐蝕電解水催化劑。更嚴(yán)峻的是，在電解水陽(yáng)極，海水中高溶度的氯離子會(huì)帶來(lái)難以避免的氯氣析出副反應(yīng)與析氧反應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)，影響其效率。因此我們亟需開發(fā)具高活性，高穩(wěn)定性及高選擇性的海水析氧反應(yīng)催化劑。

層狀雙金屬氫氧化物作為析氧反應(yīng)催化劑有著許多優(yōu)勢(shì)，比如巨大的比表面積能以及可控的層狀結(jié)構(gòu)等。但是在海水電解方面的應(yīng)用仍有待開發(fā)。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中制備NiIr層狀雙金屬氫氧化物的難點(diǎn),即Ni原子和Ir原子的原子半徑相差較大。當(dāng)Ir原子摻雜進(jìn)入Ni基層狀氫氧化物的主體結(jié)構(gòu)中時(shí)，容易引起結(jié)構(gòu)變形影響合成過(guò)程中層狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性, 導(dǎo)致難以得到NiIr層狀雙金屬氫氧化物。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種層狀雙金屬氫氧化物及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明所提供的層狀雙金屬氫氧化物可用于海水電解，擁有優(yōu)異的催化活性，穩(wěn)定性和選擇性。

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供一種層狀雙金屬氫氧化物，所述層狀雙金屬氫氧化物為NiIr層狀雙金屬氫氧化物。

可選地，所述NiIr層狀雙金屬氫氧化物形貌為單層片層狀；

所述單層片層的片層厚度為0.9-1.3nm。

可選地，所述單層片層的片層厚度為1.1-1.2nm。

可選地，所述NiIr層狀雙金屬氫氧化物具有良好的海水電解催化活性、選擇性和穩(wěn)定性。

可選地，所述NiIr層狀雙金屬氫氧化物的海水電解催化活性為361mV 的過(guò)電位下能達(dá)到500mA/cm²的電流密度、選擇性為99％和穩(wěn)定性為能維持120小時(shí)以上。

根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)方面，提供一種層狀雙金屬氫氧化物的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

將含有Ni源、Ir源的混合液在堿性條件下反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60-85℃，得到所述層狀雙金屬氫氧化物；

所述層狀雙金屬氫氧化物為NiIr層狀雙金屬氫氧化物。

可選地，所述Ni源為Ni的可溶性鹽。

可選地，所述Ni源包括Ni的硝酸鹽、氯化物中的至少一種。

可選地，所述Ni的硝酸鹽為Ni(NO₃)₂。

可選地，所述Ir源為Ir的可溶性鹽。

可選地，所述Ir源包括Ir的氯化物、六水合氯銥酸中的至少一種。

可選地，所述Ir的氯化物為IrCl₃。

可選地，所述混合液中還包括甲酰胺。

可選地，所述堿性條件為：pH＝8-11。