[發(fā)明專利]一種用于HER/OER雙功能的鐵摻雜鉬酸鈷電催化劑及其制備方法與應(yīng)用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202211239320.3
• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN115928132A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧啟芳;劉夢雨;司聰慧;魏明志;郭恩言
• 申請（專利權(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C25B11/091
• 分類號: C25B11/091;C25B11/065;C25B1/04
• 代理公司: 濟(jì)南格源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37306
• 代理人: 許靜

1.一種用于HER/OER雙功能的鐵摻雜鉬酸鈷電催化劑，其特征在于，所述鐵摻雜鉬酸鈷電催化劑中鐵、鈷、鉬、氧元素的摩爾比為x:(1-x):1:4，0x≤0.4。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于HER/OER雙功能的鐵摻雜鉬酸鈷電催化劑，其特征在于，所述x＝0.1、0.2、0.25、0.3或0.4。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于HER/OER雙功能的鐵摻雜鉬酸鈷電催化劑，其特征在于，所述電催化劑的微觀形貌為納米棒，所述納米棒的直徑為80-200nm，比表面積為8-27m²g^-1；

優(yōu)選的，所述鐵摻雜鉬酸鈷電催化劑在10mA?cm^-2的電流密度下僅為270-370mV的HER過電位和130-210mV?dec^-1的Tafel斜率，280-400mV的OER過電位和39-80mV?dec^-1的Tafel斜率。

4.如權(quán)利要求1所述的一種用于HER/OER雙功能的鐵摻雜鉬酸鈷電催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將鈷鹽和鉬酸鹽加入去離子水中，室溫下磁力攪拌至完全溶解，然后加入鐵鹽得到反應(yīng)液；將所述反應(yīng)液進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液自然冷卻至室溫；將所述反應(yīng)液中的產(chǎn)物依次經(jīng)過離心、洗滌、干燥，得到鐵摻雜鉬酸鈷前驅(qū)體；

(2)將步驟(1)制備的前驅(qū)體放置于敞口的坩堝中煅燒，然后冷卻至室溫后即得鐵摻雜鉬酸鈷電催化劑。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于HER/OER雙功能的鐵摻雜鉬酸鈷電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述鈷鹽為乙酸鈷或六水合硝酸鈷，鉬酸鹽為二水合鉬酸鈉或鉬酸銨，鐵鹽為九水合硝酸鐵或乙酸鐵；優(yōu)選的，步驟(1)中所述鈷鹽、鐵鹽、鉬酸鹽的摩爾比為(1-x):x:1，0x≤0.4。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于HER/OER雙功能的鐵摻雜鉬酸鈷電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述反應(yīng)液中鈷鹽的濃度為0.033-0.02mol·L^-1，鐵鹽的濃度為0-0.013mol·L^-1(不包含0)，鉬酸鹽的濃度為0.033mol·L^-1。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于HER/OER雙功能的鐵摻雜鉬酸鈷電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述攪拌時間為30-60min；

優(yōu)選的，步驟(1)中所述水熱反應(yīng)的溫度為100-150℃，反應(yīng)時間為10-15h，去離子水的體積為30mL，反應(yīng)容器材質(zhì)為聚四氟乙烯。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于HER/OER雙功能的鐵摻雜鉬酸鈷電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述洗滌方法：采用去離子水和乙醇依次洗滌3次；步驟(1)中所述干燥的條件：干燥溫度為40-60℃，干燥時間為10-24h。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于HER/OER雙功能的鐵摻雜鉬酸鈷電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述煅燒的條件：在空氣氣氛中以1-5℃min^-1的升溫速率升溫至煅燒溫度，煅燒溫度為400-500℃，煅燒時間為1-2h。

10.如權(quán)利要求1-3任一項所述的一種用于HER/OER雙功能的鐵摻雜鉬酸鈷電催化劑或如權(quán)利要求4-9任一項制備方法制得的一種用于HER/OER雙功能的鐵摻雜鉬酸鈷電催化劑在析氫反應(yīng)/析氧反應(yīng)中的應(yīng)用。