[發明專利]一種泡沫鎳負載鉑納米粒子鈷鹽全解水電催化材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110505356.0
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113235109B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 徐平;王藝霖;張彬;杜耘辰;韓喜江
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B11/093
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種泡沫鎳負載鉑納米粒子鈷鹽全解水電催化材料及其制備方法，本發明涉及電催化材料領域。本發明要解決現有電催化反應，采用過渡金屬催化劑耗電大，貴金屬催化劑價格昂貴的技術問題。本發明采用熔融硝酸鈷浸泡制備堿式硝酸鈷，再浸入氯鉑酸鉀溶液，采用紫外殺菌燈光照，在三維基底泡沫鎳上生長了負載有納米鉑的陣列狀鈷鹽。本發明制備的電催化材料將貴金屬與過渡金屬結合，節約了成本，并能保證電催化全解水性能。另外本發明雖然是兩步法，但并不繁瑣，操作簡單。本發明用于制備電催化材料。

技術領域

本發明涉及電催化材料領域。

背景技術

現如今，化石燃料滿足著世界上大部分的能源需求，但是化石燃料儲量有限不能再生，并且化石燃料的使用還會造成許多的污染，包括溫室效應和空氣污染等等。現如今發展可再生的新能源，降低對化石燃料的依賴已經刻不容緩。在可再生能源中太陽能，風能等能源清潔而便于收集，但其存在的不連續性使持續取用這些能源難以達成。而H₂不止可以解決這一點，其本身也是重要的清潔的可再生能源。將太陽能風能等轉換為電能，再用這電能電解水制備H₂來儲存能量，即解決了許多可再生能源的儲存問題還解決了現在的H₂因為使用化石燃料制備而無法保證清潔的問題，同時獲得了純凈的O₂，是良好的未來發展方向。

然而，電解水也面臨著許多問題，這其中主要是催化劑的選擇問題。如果采用傳統的貴金屬催化劑，會面臨貴金屬儲量有限和價格昂貴等問題。而為了降低成本而選用過渡金屬，制成的催化劑進行電催化反應則需要更多的電能。因此得到較低成本較高性能的電解水催化劑刻不容緩。

發明內容

本發明要解決現有電催化反應，采用過渡金屬催化劑耗電大，貴金屬催化劑價格昂貴的技術問題，而提供一種泡沫鎳負載鉑納米粒子鈷鹽全解水電催化材料及其制備方法。

一種泡沫鎳負載鉑納米粒子鈷鹽全解水電催化材料，該電催化材料為分散鉑納米顆粒的Co₅(O_9.48H_8.52)NO₃針狀陣列。

所述電催化材料Pt和Co總原子數中Pt的占比低于7.7％。

Co₅(O_9.48H_8.52)NO₃針狀陣列為微米級，接近納米級。

一種泡沫鎳負載鉑納米粒子鈷鹽全解水電催化材料的制備方法，具體按以下步驟進行：

一、清洗活化泡沫鎳；

二、將硝酸鈷加熱熔融，然后加入步驟一處理后的泡沫鎳，進行反應，獲得生長堿式硝酸鈷的泡沫鎳；然后清洗，干燥，獲得前驅體CoNH/NF；

三、將步驟二獲得的前驅體CoNH/NF浸入到氯鉑酸鉀溶液中，采用紫外光照射，然后取出，清洗，干燥，得到所述泡沫鎳負載鉑納米粒子鈷鹽全解水電催化材料，完成該方法。

本發明的有益效果是：

本發明制備的電催化材料將貴金屬與過渡金屬結合，相比純貴金屬催化劑節約了成本，即使是貴金屬含量最高的樣品Pt和Co總原子數中Pt的占比也低于7.7％。并且在本發明中有著很好全解水性能的樣品0.5-Pt-CoNH/NF，在有著很低的全解水電勢的同時，可以保持較長時間的性能穩定。而且0.5-Pt-CoNH/NF在電解水的半反應析氫(HER)反應和析氧(OER)反應里也保持著不錯的性能。0.5-Pt-CoNH/NF其Pt和Co總原子比中Pt的占比更是只有5.2％，另外本發明雖然是兩步法，但并不繁瑣，操作簡單。第一步所用的方法，只需要將前驅體熔融，第二步更是只要使用紫外光光照就行。在原理上也同樣簡單，對第一步是硝酸鹽的自分解轉變為堿式硝酸鹽，對第二步則是紫外光的還原作用。

本發明用于制備電催化材料。

附圖說明