[發明專利]一種電催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110255260.3
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113136600B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 劉碧錄;羅雨婷;張致遠
• 申請（專利權）人: 清華-伯克利深圳學院籌備辦公室
• 主分類號: C25B11/075
• 分類號: C25B11/075;C25B11/081;C25B11/052;C25B1/04;C23C14/04;C23C14/06;C23C14/18;C23C14/34;C23C14/30;C23C14/58;C25B9/23
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 張建珍

1.一種電催化劑，其特征在于，包括：

導電非催化活性支撐件，

若干電催化活性單元，各所述電催化活性單元設于所述導電非催化活性支撐件的表面，且呈周期性陣列分布。

2.根據權利要求1所述的電催化劑，其特征在于，所述周期性陣列分布為N次旋轉軸對稱分布、反演中心對稱分布、鏡面對稱分布、滑移面對稱分布中的至少一種，其中，N為3～6中的整數。

3.根據權利要求2所述的電催化劑，其特征在于，相鄰的所述電催化活性單元之間的間距為10nm～20cm。

4.根據權利要求1所述的電催化劑，其特征在于，所述電催化活性單元的材質為電催化活性材料；或者，所述電催化活性單元包括模板單元和由電催化活性材料構成的電催化活性材料層，所述電催化活性材料層設于所述模板單元的表面，且所述模板單元設于所述導電非催化活性支撐件的表面。

5.根據權利要求4所述的電催化劑，其特征在于，所述電催化活性材料包含具有電催化活性的單質、化合物和組合物中的至少一種；所述電催化活性包括電化學析氫反應催化活性、電化學析氧反應催化活性、電化學氫氧化反應催化活性、電化學甲醇氧化反應催化活性、電化學甲酸氧化反應催化活性、電化學二氧化碳還原反應催化活性和電化學氮還原反應催化活性中的至少一種。

6.根據權利要求5所述的電催化劑，其特征在于，所述電催化活性材料選自具有所述電催化活性的金屬單質、金屬化合物和碳材料中的任一種。

7.根據權利要求6所述的電催化劑，其特征在于，所述金屬單質和所述金屬化合物中的金屬元素選自鋁、鈦、釩、鉻、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鈮、鉬、釕、銠、鈀、銀、銻、鉿、鉭、鎢、銥、鉑、金、鉍、鑭和鈰中的至少一種。

8.根據權利要求1至7中任一項所述的電催化劑，其特征在于，所述導電非催化活性支撐件的材質為導電的電化學惰性材料。

9.根據權利要求8所述的電催化劑，其特征在于，所述導電的電化學惰性材料選自石墨、玻碳、鈦、銅、鎳、金、不銹鋼中的至少一種。

10.一種電催化劑，其特征在于，包括：

導電非催化活性支撐件；

若干電催化活性單元，各所述電催化活性單元嵌設于所述導電非催化活性支撐件內，且呈周期性陣列分布，且所述電催化活性單元為借助掩模板通過濺射沉積形成的實心電催化活性單元。

11.根據權利要求10所述的電催化劑，其特征在于，所述導電非催化劑支撐件包括若干導電非催化活性支撐子件，所述電催化活性單元夾設于所述導電非催化活性支撐子件之間。

12.權利要求1至9任一項所述的電催化劑的制備方法，其特征在于，所述電催化劑的制備方法包括：在導電非催化活性支撐件的表面構建呈周期性陣列分布的模板單元，而后在所述模板單元的表面設置電催化活性材料層；

或者，所述電催化劑的制備方法包括：采用電催化活性材料在導電非催化活性支撐件的表面直接設置呈周期性陣列分布的電催化活性單元；

或者，所述電催化劑的制備方法包括：在導電基底上構建周期性陣列分布的電催化活性單元，而后在相鄰的所述電催化活性單元之間設置導電非催化活性支撐件。

13.權利要求7至9中任一項所述電催化劑的制備方法，其特征在于，所述電催化劑的制備方法包括：借助掩模板在導電基底上通過濺射沉積構建周期性陣列分布的實心電催化活性單元，而后在相鄰的所述實心電催化活性單元之間設置導電非催化活性支撐件。