[發(fā)明專利]一種析氧反應(yīng)高效催化劑Ni/Fe/Cr基復(fù)合材料的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110381664.7 | 申請日： | 2021-04-09 |
| 公開（公告）號： | CN113089019B | 公開（公告）日： | 2022-03-22 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李紅英;王學(xué)亮;汪濤 | 申請（專利權(quán)）人： | 菏澤學(xué)院 |
| 主分類號： | C25B11/091 | 分類號： | C25B11/091;C25B1/04 |
| 代理公司： | 北京元本知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11308 | 代理人： | 李斌 |
| 地址： | 274015 山東*** | 國省代碼： | 山東;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 反應(yīng) 高效 催化劑 ni fe cr 復(fù)合材料 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種基于Ni/Fe/Cr三種金屬元素的催化劑的制備方法，該方法包括：1)將泡沫鐵鎳清洗，干燥備用；2)將鉻鹽和硫脲溶解在去離子水中并攪拌以獲得澄清溶液；3)將步驟1)中經(jīng)過清潔的泡沫鐵鎳浸入步驟2)中得到的澄清溶液中，并在140至180℃下水熱反應(yīng)2至6小時，然后清洗并干燥，得到所述基于Ni/Fe/Cr三種金屬元素的催化劑。該制備方法簡單高效，原料廉價，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。同時制備的催化劑具有良好的催化性能。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及催化劑領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于電解水制氫反應(yīng)中的Ni/Fe/Cr基復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)
化石燃料的快速枯竭和帶來的嚴重環(huán)境污染，使得尋找可再生替代能源變的至關(guān)重要。作為一種清潔可再生、高能量密度能源，氫被認為是最有希望的化石燃料替代品。在眾多制氫方法中，電化學(xué)水裂解法，是一種很有潛力的方法，因為它能源消耗較低，環(huán)境友好，純度高，更重要的是，它容易與潮汐、電力、風(fēng)能和太陽能等可再生能源相結(jié)合。電解水制氫的過程包括兩個半反應(yīng)，即析氧反應(yīng)(OER)與析氫反應(yīng)(HER)，然而，該方法的實際應(yīng)用受到其緩慢反應(yīng)動力學(xué)的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)高的過電位和低的能量效率，特別是對于析氧反應(yīng)，因為涉及到四個質(zhì)子耦合電子的轉(zhuǎn)移過程，所以需要更高的過電位，由此成為了電解水的瓶頸步驟。開發(fā)出高效廉價的析氧反應(yīng)催化劑是目前電解水工業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵，RuO2和IrO2是公認的性能最好的析氧反應(yīng)催化劑，但是它們價格昂貴、儲量稀少，不適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，因此需要開發(fā)出催化性能優(yōu)良，價格低廉、穩(wěn)定性好的新型催化材料。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明開發(fā)了一種基于Ni/Fe/Cr三種金屬元素的催化劑的制備方法，該催化劑中的活性金屬元素在地殼中儲量豐富，價格低廉，是制作催化材料的理想元素，同時根據(jù)本發(fā)明的制備方法簡單，易于大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明的一個目的在于提供一種基于Ni/Fe/Cr三種金屬元素的催化劑的制備方法，所述制備方法采用一步水熱法，包括以下步驟：
1)將泡沫鐵鎳依次用無水乙醇與丙酮的混合溶液、鹽酸溶液超聲波清洗15分鐘，接著用去離子水沖洗幾次，干燥備用；
2)將鉻鹽和硫脲溶解在去離子水中并攪拌以獲得澄清溶液；
3)將步驟1)中經(jīng)過清潔的泡沫鐵鎳浸入步驟2)中得到的澄清溶液中，并轉(zhuǎn)移到含聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱反應(yīng)釜中，并在140至180℃下反應(yīng)2至6小時，然后待其自然冷卻至室溫后，取出所得復(fù)合材料，并用去離子水輕輕沖洗幾次并干燥，得到所述基于Ni/Fe/Cr三種金屬元素的催化劑。
優(yōu)選地，步驟1)中所述泡沫鐵鎳中的Ni:Fe質(zhì)量比為10:90至50:50，更優(yōu)選為20:80至40:60，最優(yōu)選為30:70。
優(yōu)選地，步驟1)中所述無水乙醇與丙酮的混合溶液中無水乙醇與丙酮的體積比為1:1。
優(yōu)選地，步驟1)中所述鹽酸溶液的濃度為0.5mol/L至1.2mol/L，更優(yōu)選為1.0mol/L。
優(yōu)選地，步驟2)中所述鉻鹽選自硫酸鉻、硝酸鉻、鹽酸鉻等，優(yōu)選為九水合硝酸鉻或六水合硝酸鉻。
優(yōu)選地，步驟2)中所述鉻鹽濃度為0.02mol/L至0.08mol/L，更優(yōu)選為0.05mol/L。
優(yōu)選地，步驟2)中所述鉻鹽的摩爾量與步驟1)中所述泡沫鐵鎳中Ni和Fe的總摩爾量之比為1.17:1至1.02:1，優(yōu)選為1.15:1至1.04:1，更優(yōu)選為1.09:1。
優(yōu)選地，步驟2)中所述硫脲與所述鉻鹽的摩爾比為1.5:1至0.7:1，優(yōu)選為1.2:1至0.8:1，更優(yōu)選為1:1。
優(yōu)選地，步驟2)中所述干燥為在真空干燥箱中60℃下干燥2h。
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