[發(fā)明專利]高通量低成本的超快速合成富缺陷納米材料的方法

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• 申請日: 2021-10-11
• 公開（公告）號: CN114790556A
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設計）人: 鄧意達;蔣睿
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C25B11/081
• 分類號: C25B11/081;C25B11/075;C25B11/065;C25B11/02;C25B1/04
• 代理公司: 天津創(chuàng)智睿誠知識產權代理有限公司 12251
• 代理人: 張靜

1.高通量低成本的超快速合成富缺陷納米材料的方法，其特征在于：按照下述步驟進行：

步驟1，將前驅金屬鹽完全溶解于溶劑中，制備得到前驅金屬鹽溶液，其中，前驅金屬鹽溶液的濃度范圍為10mmol/L-200mmol/L；

步驟2，將電化學碳布剪裁后，置于氬氣氛圍下在升溫速度為4-6K/min的條件下由室溫293.15-298.15K升溫至900-1100K，并保持上述溫度煅燒0.5-2h后，即得到煅燒后的碳布；

步驟3，將步驟1制備得到的前驅金屬鹽溶液均勻涂覆于步驟2制備得到的煅燒后的碳布上并干燥，即得到涂覆有前驅金屬鹽溶液的碳布，其中，前驅金屬鹽溶液在煅燒后的碳布上的濃度負載量范圍為50μL/cm²-200μL/cm²；

步驟4，將步驟3制備得到的涂覆有前驅金屬鹽溶液的碳布與直流電源連接形成通路后，再將上述碳布浸入液體介質中，對上述碳布施加瞬時電流和電壓，待冷卻后取出碳布，即得到負載金屬基納米顆粒的碳布，其中，液體介質采用液氮、水或者乙二醇，瞬時電流和電壓的施加時間小于1s，碳布溫度范圍為1000-1600K。

2.根據(jù)權利要求1所述的高通量低成本的超快速合成富缺陷納米材料的方法，其特征在于：在步驟1中，前驅金屬鹽采用鉑(Pt)、鈀(Pd)、釕(Ru)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)的金屬氯化鹽、硝酸鹽或者乙酸鹽中的一種；溶劑采用水、乙醇或者丙酮中的一種，前驅金屬鹽溶液的濃度范圍為10mmol/L-200mmol/L。

3.根據(jù)權利要求1所述的高通量低成本的超快速合成富缺陷納米材料的方法，其特征在于：在步驟2中，電化學碳布在升溫速度為5K/min的條件下由室溫293.15-298.15K升溫至1000K，并保持上述溫度煅燒1h。

4.根據(jù)權利要求1所述的高通量低成本的超快速合成富缺陷納米材料的方法，其特征在于：在步驟3中，前驅金屬鹽溶液在煅燒后的碳布上的濃度負載量范圍為50μL/cm²-200μL/cm²。

5.根據(jù)權利要求1所述的高通量低成本的超快速合成富缺陷納米材料的方法，其特征在于：在步驟4中，瞬時電流和電壓的施加時間為50-100ms，碳布溫度范圍為1000-1600K。

6.利用權利要求1-5任一所述的高通量低成本的超快速合成富缺陷納米材料的方法制備得到的金屬基納米顆粒，其特征在于：金屬基納米顆粒的粒徑為10-50nm，且在金屬基納米顆粒為具有空位、位錯、層錯缺陷的非晶結構粒子。

7.如權利要求6所述的金屬基納米顆粒在電催化領域的應用。

8.根據(jù)權利要求7所述的應用，其特征在于：金屬基納米顆粒在酸性或者堿性電解質中均具有優(yōu)異的電催化析氫(HER)和電催化析氧(OER)的催化活性，在兩電極體系全水電解性能測試中，介質為0.5M H₂SO₄溶液，在電流密度為10mA cm^-2處，利用金屬基納米顆粒電解所需的電解電位為1.5V。

9.根據(jù)權利要求7所述的應用，其特征在于：金屬基納米顆粒在電解水時，24h內，保持電流密度為10mA cm^-2所需的電位變化較小，顯示出金屬基納米顆粒具有非常好的電化學穩(wěn)定性。