[發明專利]一種碳載銥鉬鎢系金屬間化合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202111382695.0
• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN114232022B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 崔志明;張嘉熙;張龍海;涂院華;鐘子穎
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C25B11/089
• 分類號: C25B11/089;C25B11/065;C25B11/054;C25B1/04;C22C5/04
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 齊鍵

本發明公開了一種碳載銥鉬鎢系金屬間化合物及其制備方法和應用。本發明的碳載銥鉬鎢系金屬間化合物的組成包括碳載體和負載的銥鉬鎢系金屬間化合物，銥鉬鎢系金屬間化合物的化學式為IrMo_1?xW_x，0≤x≤1。本發明的碳載銥鉬鎢系金屬間化合物的制備方法包括以下步驟：將銥源、鉬源或/和鎢源、碳載體在溶劑體系中混勻，再除去溶劑后置于還原性氣氛中進行熱處理，即得碳載銥鉬鎢系金屬間化合物。本發明的碳載銥鉬鎢系金屬間化合物在酸性電解質和堿性電解質中均具有優異的電催化析氫和析氧活性，且其制備方法簡單，適合用作酸/堿性電解水裝置中的陰/陽極催化劑。

技術領域

本發明涉及電解水制氫技術領域，具體涉及一種碳載銥鉬鎢系金屬間化合物及其制備方法和應用。

背景技術

氫能是一種高能量密度、零排放的可再生能源，被譽為未來最具希望的能源載體。目前，氫能的獲取主要包括重整制氫和電解水制氫這兩種，而利用間歇性能源發電所產生的電能來電解水是實現氫能可持續發展的重要途徑。

電解水制氫過程中陽極發生的析氧反應(oxygen evolution reaction，OER)和陰極發生的析氫反應(hydrogen evolution reaction，HER)是影響電解水制氫整體效率的關鍵過程。目前，關于OER和HER的高性能催化劑的開發仍然面臨諸多問題，具體如下：1)陽極發生的OER反應不論是在酸性電解水系統還是堿性電解水系統中，由于涉及多電子-質子耦合過程，動力學非常滯緩，即便是采用貴金屬銥和銥的氧化物作為催化劑，也仍然需要較高的過電位才能催化OER的進行，且由于酸性體系存在強腐蝕性(高電位和強酸)，鮮有能夠穩定保持高OER活性的材料；2)酸性體系中的HER反應要比堿性體系具有更高的反應動力學，而活性最佳的酸性HER催化劑以貴金屬鉑催化劑為主，鉑的儲量有限，且價格昂貴，目前尚無能夠滿足實際應用的非貴金屬基的酸性體系HER催化劑；3)堿性體系中的HER反應涉及多步的水解離過程，反應速率遠不及酸性環境，即便是貴金屬催化劑，其效率也比較低，雖然大多數非貴金屬基催化劑能夠在堿性環境中穩定，但其活性遠低于貴金屬基催化劑。

因此，開發一種在酸性電解質和堿性電解質中均具有優異的電催化析氫和析氧活性的催化劑具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種碳載銥鉬鎢系金屬間化合物及其制備方法和應用。

本發明所采取的技術方案是：

一種碳載銥鉬鎢系金屬間化合物，其組成包括碳載體和負載的銥鉬鎢系金屬間化合物，銥鉬鎢系金屬間化合物的化學式為IrMo_1-xW_x，0≤x≤1。

優選的，所述碳載體為商用碳載體、碳納米管中的至少一種。

進一步優選的，所述碳載體為碳納米管。

優選的，所述銥鉬鎢系金屬間化合物為銥鉬金屬間化合物、銥鎢金屬間化合物、銥鉬鎢金屬間化合物中的至少一種。

優選的，所述碳載銥鉬鎢系金屬間化合物中銥鉬鎢系金屬間化合物的負載量為10％～30％。

優選的，所述銥鉬鎢系金屬間化合物中銥元素、鉬元素或/和鎢元素的摩爾比為1:0.3～1:3.0。

上述碳載銥鉬鎢系金屬間化合物的制備方法包括以下步驟：將銥源、鉬源或/和鎢源、碳載體在溶劑體系中混勻，再除去溶劑后置于還原性氣氛中進行熱處理，即得碳載銥鉬鎢系金屬間化合物。

優選的，上述碳載銥鉬鎢系金屬間化合物的制備方法包括以下步驟：將銥源、鉬源或/和鎢源、碳載體加入溶劑體系中，進行超聲，再進行冷凍干燥或旋轉蒸發除去溶劑，再置于還原性氣氛中進行熱處理，即得碳載銥鉬鎢系金屬間化合物。

優選的，所述銥源為三硝酸銥、三氯化銥、四氯化銥、氯銥酸、乙酸銥中的至少一種。