[發(fā)明專利]一種復(fù)合催化劑材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210642293.8
• 申請日: 2022-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN115161661A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳慧敏;王榮瑤;孫爭光
• 申請（專利權(quán)）人: 珠海市湖大科技有限公司;湖北大學(xué)
• 主分類號(hào): C25B1/04
• 分類號(hào): C25B1/04;C25B11/061;C25B11/075;C25B11/091;C02F1/461;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 張文俊

本發(fā)明提供了一種復(fù)合催化劑材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的復(fù)合催化劑材料的制備方法，通過將硒化物溶液置于反應(yīng)釜中，加入泡沫鎳，水熱反應(yīng)得到硒化物，即為復(fù)合催化劑材料；或，將次磷酸鈉、泡沫鎳分別置于管式爐中，煅燒得到Ni₂P/NF材料；將Ni₂P/NF材料加入至硒化物溶液中，水熱反應(yīng)，即得復(fù)合催化劑材料；本發(fā)明的復(fù)合催化劑材料，對尿素?水電解體系的陰極析氫反應(yīng)和陽極尿素氧化反應(yīng)均展現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性；在100mA·cm^?2時(shí)，槽電壓僅需1.607V，比純水電解所需槽電壓低232mV，大大降低了電解制氫能耗。本發(fā)明的復(fù)合催化劑材料在電解制氫及處理尿素廢水方面具有應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化劑材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合催化劑材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前，氫能因?yàn)槿紵裏嶂蹈撸紵a(chǎn)物是水，而被認(rèn)為是一種比較理想的清潔能源。電解水產(chǎn)氫(HER)是一種高效、環(huán)保、生產(chǎn)高純度氫的方法。開發(fā)具有較低過電勢的析氫電催化劑是優(yōu)化該方法的重要手段之一。到目前為止，鉑(Pt)及其合金被認(rèn)為是HER中較優(yōu)異的一類催化劑。但由于Pt的稀缺性和較高的價(jià)格極大的限制了大規(guī)模商業(yè)化的應(yīng)用。因此，降低Pt的使用量或者開發(fā)無Pt催化劑是實(shí)現(xiàn)低成本催化劑的一種較為有效途徑。

目前研究者通過合金化、表面修飾、雜化等措施改變非貴金屬催化劑的化學(xué)組成和電子結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)合成了一系列可替代Pt基貴金屬的非貴金屬催化劑。其中，過渡金屬磷化物催化劑因具有類似于類氫化酶和貴金屬Pt的電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)、良好的導(dǎo)電性和耐腐蝕性能的特點(diǎn)而備受關(guān)注。但是目前磷化物催化劑的析氫活性依然不能與Pt貴金屬催化劑相媲美。

基于目前電解水產(chǎn)氫催化劑存在的缺陷，有必要對此進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種復(fù)合催化劑材料及其制備方法和應(yīng)用，以解決或部分解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題。

第一方面，本發(fā)明提供了一種復(fù)合催化劑材料的制備方法，包括以下步驟：

將過渡金屬鹽、硒酸鹽加入至二乙烯三胺和水組成的混合溶液中，攪拌后，再加入水合肼后繼續(xù)攪拌，得到硒化物溶液；

將硒化物溶液置于反應(yīng)釜中，再向反應(yīng)釜中加入泡沫鎳，于120～160℃下水熱反應(yīng)14～18h，得到負(fù)載于泡沫鎳上的硒化物，即為復(fù)合催化劑材料；

或，將次磷酸鈉、泡沫鎳分別置于管式爐中，于惰性氣體的保護(hù)下，升溫至250～350℃并保持1～3h，得到Ni₂P/NF材料；

將Ni₂P/NF材料加入至硒化物溶液中，于120～160℃下水熱反應(yīng)14～18h，即得復(fù)合催化劑材料。

第二方面，本發(fā)明還提供了一種復(fù)合催化劑材料，采用所述的制備方法制備得到。

第三方面，本發(fā)明還提供了一種所述的制備方法制備得到的復(fù)合催化劑材料或所述的復(fù)合催化劑材料作為催化劑的應(yīng)用。

本發(fā)明的一種復(fù)合催化劑材料的制備方法及方法相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：