[發明專利]一種銥單原子催化劑、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202111468747.6
• 申請日: 2021-12-03
• 公開（公告）號: CN114045524A
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 王董弟;馮晨;張志榮;曾杰;鮑駿
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C25B11/091
• 分類號: C25B11/091;C25B11/093;C25B1/01;C25B1/27;C25B3/26
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 吳曉靜

1.一種銥單原子催化劑，包括羥基氧化鈷襯底和單分散的生長在所述羥基氧化鈷襯底表面氧原子的三重中空位點處的銥原子；

所述三重中空位點為羥基氧化鈷襯底表面任意三個呈三角形分布的氧原子的中心；

所述銥單原子催化劑按照以下步驟制備得到：

將三電極體系置于含有銥鹽的電解質溶液中，進行線性伏安掃描合成，得到銥單原子催化劑；

所述三電極體系中的工作電極為負載有羥基氧化鈷納米片的玻碳電極；所述線性伏安掃描的電壓為-0.4～0.1V；

所述電解質溶液包括銥鹽、氫氧化鉀和水；所述銥鹽為四氯化銥，所述銥鹽的質量、氫氧化鉀的質量和水的體積之比為(0.03～0.04)mg：(55～58)mg：(0.9～1.0)mL。

2.根據權利要求1所述的銥單原子催化劑，其特征在于，所述銥單原子催化劑中銥原子的質量分數為0.95～1.5％。

3.根據權利要求2所述的銥單原子催化劑，其特征在于，所述羥基氧化鈷襯底的尺寸為80～100nm。

4.如權利要求1所述的銥單原子催化劑的制備方法，包括以下步驟：

將三電極體系置于含有銥鹽的電解質溶液中，進行線性伏安掃描合成，得到銥單原子催化劑；

所述三電極體系中的工作電極為負載有羥基氧化鈷納米片的玻碳電極；所述線性伏安掃描的電壓為-0.4～0.1V。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述電解質溶液包括銥鹽、氫氧化鉀和水；所述銥鹽為四氯化銥。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述銥鹽的質量、氫氧化鉀的質量和水的體積之比為(0.03～0.04)mg：(55～58)mg：(0.9～1.0)mL。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述線性伏安掃描合成的掃描速度為3～8mV/s；所述線性伏安掃描合成的掃描次數為3～5次；每次所述線性伏安掃描合成的時間為63～167s。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，在所述線性掃描合成中攪拌電解質溶液，所述攪拌的速率為1000～2000r/min。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述羥基氧化鈷按照以下步驟制備得到：

將六水合硝酸鈷與水混合，得到溶液A；

將氫氧化鈉與水混合，得到溶液B；

將溶液B加入溶液A中，攪拌得到混合溶液C；

然后在所述混合溶液C中加入次氯酸鈉溶液，得到混合液D；

將所述混合液D進行離心清洗和干燥，得到羥基氧化鈷。

10.如權利要求1所述的銥單原子催化劑在電催化析氧反應中的應用。