银掺杂的氢氧化钴材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及无机纳米材料领域，具体地，公开了一种银掺杂的氢氧化钴材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括在聚乙烯吡咯烷酮存在的水溶液中，在搅拌条件下，使硼氢酸盐与钴盐和银盐进行反应的步骤，本发明专利技术克服了现有技术中制备纳米材料往往制备方法复杂，产量较低，成本较高且产物难以形成片状形貌的问题，从而提供了一种成本较低，制备方法简单且产量较高的方法制备银掺杂的氢氧化钴材料。该银掺杂的氢氧化钴材料形貌稳定且可控，同时具有较高的导电性，非常适合作为OER催化剂，能够较好地应用于电化学催化等领域中。

Silver doped cobalt hydroxide material and its preparation method and Application

The invention relates to the field of inorganic nano-materials, in particular to a silver-doped cobalt hydroxide material and a preparation method and application thereof. The preparation method comprises the steps of reacting borohydride with cobalt salt and silver salt in an aqueous solution in the presence of polyvinylpyrrolidone under stirring conditions, and the invention overcomes the disadvantages of the method. In the prior art, the preparation method of nano-materials is often complex, the yield is low, the cost is high, and the product is difficult to form sheet morphology. Thus, a method of preparing silver-doped cobalt hydroxide materials with low cost, simple preparation method and high yield is provided. The silver-doped cobalt hydroxide has stable morphology, controllable morphology and high conductivity. It is very suitable for OER catalysts and can be well applied in electrochemical catalysis and other fields.

【技术实现步骤摘要】
银掺杂的氢氧化钴材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及无机纳米材料领域，具体地，涉及一种银掺杂的氢氧化钴材料及其制备方法和应用。
技术介绍
OER(析氧反应)作为电解水反应中的重要的半反应，由于其广泛的应用已经得到了广泛的关注。且OER反应的研究对于氢能源的研究有着重要的促进作用，是解决能源危机的关键部分。但是OER在目前的研究中面临着一些棘手的问题，其中最难解决的是动力学问题，因为OER反应涉及到四电子过程，有四个质子从水分子中脱离形成氧分子，因此，需要很高的过电位来促进反应的进行。目前商业化的催化剂均为Ru和Ir等贵金属，这些贵金属价格昂贵且储量有限，难以满足人们的需求。近年来，大量的工作开始致力于研究过渡金属化合物作为OER催化剂的可行性，并且已经取得了较大的进展。但是过渡金属化合物作为催化剂也存在着很多问题，比如导电性较差，产量不足，合成方法需要特种条件等等。为了解决以上问题，我们专利技术了一种具有高导电性，高产量且一步合成的方法制备具有良好性能的OER催化剂。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术的目的在于克服现有技术中制备纳米材料往往制备方法复杂，产量较低，成本较高且产物难以形成片状形貌的问题，从而提供了一种成本较低，制备方法简单且产量较高的方法制备银掺杂的氢氧化钴材料。该银掺杂的氢氧化钴材料形貌稳定且可控，同时具有较高的导电性，非常适合作为OER催化剂，能够较好地应用于电化学催化等领域中。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种银掺杂的氢氧化钴材料的制备方法，所述制备方法包括在聚乙烯吡咯烷酮存在的水溶液中，在搅拌条件下，使硼氢酸盐与钴盐和银盐进行反应的步骤。本专利技术还提供一种根据前文所述的制备方法制备得到的银掺杂的氢氧化钴材料。不仅如此，本专利技术还提供一种前文所述的银掺杂的氢氧化钴材料在作为析氧反应催化剂中的应用。通过上述技术方案，本专利技术提供了一种银掺杂的氢氧化钴材料的制备方法，所述制备方法包括在聚乙烯吡咯烷酮存在的水溶液中，在搅拌条件下，使硼氢酸盐与钴盐和银盐进行反应的步骤，本专利技术克服了现有技术中制备纳米材料往往制备方法复杂，产量较低，成本较高且产物难以形成片状形貌的问题，从而提供了一种成本较低，制备方法简单且产量较高的方法制备银掺杂的氢氧化钴材料。该银掺杂的氢氧化钴材料形貌稳定且可控，同时具有较高的导电性，非常适合作为OER催化剂，能够较好地应用于电化学催化等领域中。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是实施例1中产物的TEM(透射电子显微镜)图；图2是实施例2中产物的TEM图；图3是实施例3中产物的TEM图；图4是对比例1中产物的TEM图；图5为对比例2中产物的TEM图；图6为对比例3中产物的TEM图；图7为应用例1中的电化学曲线；图8为实施例4中产物的TEM图；图9为实施例5中产物的TEM图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供了一种银掺杂的氢氧化钴材料的制备方法，所述制备方法包括在聚乙烯吡咯烷酮存在的水溶液中，在搅拌条件下，使硼氢酸盐与钴盐和银盐进行反应的步骤。通过上述技术方案，本专利技术提供了一种银掺杂的氢氧化钴材料的制备方法，所述制备方法包括在聚乙烯吡咯烷酮存在的水溶液中，在搅拌条件下，使硼氢酸盐与钴盐和银盐进行反应的步骤，本专利技术克服了现有技术中制备纳米材料往往制备方法复杂，产量较低，成本较高且产物难以形成片状形貌的问题，从而提供了一种成本较低，制备方法简单且产量较高的方法制备银掺杂的氢氧化钴材料。该银掺杂的氢氧化钴材料形貌稳定且可控，同时具有较高的导电性，非常适合作为OER催化剂，能够较好地应用于电化学催化等领域中。在上述技术方案中，对于水的选择，本领域技术人员可在较宽范围内选择，例如蒸馏水、双蒸水、去离子水、超纯水等，常规化学实验用水均可实现本专利技术，在后文的实施例中，以去离子水进行说明。对于搅拌方式，本领域技术人员可在较宽范围内进行选择，可以手动玻璃棒搅拌，也可以用自动搅拌棒搅拌，还可以用磁转子搅拌，只要能在反应过程中，保持混合溶液作回旋或者上下运动即可。在本专利技术一种优选的实施方式中，为了得到产量较高、形貌稳定可控且具有较高导电性的银掺杂的氢氧化钴材料，优选地，钴盐和银盐的摩尔比为20:1-4。在上述技术方案中，对于聚乙烯吡咯烷酮，本领域可在较宽范围内进行选择，为了得到产量较高、形貌稳定可控且具有较高导电性的银掺杂的氢氧化钴材料，优选地，聚乙烯吡咯烷酮的数均分子量为55000-61000。在上述技术方案中，对于硼氢酸盐，本领域可在较宽范围内进行选择，只要能在水溶液中电离出硼氢酸根即可。为了得到产量较高、形貌稳定可控且具有较高导电性的银掺杂的氢氧化钴材料，优选地，硼氢酸盐为硼氢化钠、硼氢化钾和硼氢化锂中的一种或多种。在上述技术方案中，对于钴盐，本领域可在较宽范围内进行选择，只要能在水溶液中电离出钴离子即可。为了得到产量较高、形貌稳定可控且具有较高导电性的银掺杂的氢氧化钴材料，优选地，钴盐为硝酸钴和/或醋酸钴。在上述技术方案中，对于银盐，本领域可在较宽范围内进行选择，只要能在水溶液中电离出银离子即可。为了得到产量较高、形貌稳定可控且具有较高导电性的银掺杂的氢氧化钴材料，优选地，银盐为硝酸银和/或醋酸银。对于上述技术方案，选择上述组分，在前文所述的制备方法条件下，本领域技术人员即可得到银掺杂的氢氧化钴材料，具体地，针对水溶液的形成过程即各原料的添加过程，本领域技术人员可灵活调整，可以物料一个溶解后再添加其他物料，也可同时加入，在水中溶解。为了进一步得到产量较高、形貌稳定可控且具有较高导电性的银掺杂的氢氧化钴材料，在本专利技术一种优选的实施方式中，前文所述的制备方法，具体包括以下步骤：(1)将钴盐和银盐溶于水中，再加入聚乙烯吡咯烷酮超声混合；(2)将硼氢化盐溶于水中，在此过程中，保持硼氢化盐水溶液的温度为(-4)～4℃；(3)将硼氢化盐水溶液滴加至步骤(1)中的混合溶液中，持续搅拌。其中，对于各组分的添加量和溶液中的浓度，本领域技术人员可在较宽范围内进行调整，更进一步地，为了得到产量较高、形貌稳定可控且具有较高导电性的银掺杂的氢氧化钴材料，在本专利技术一种优选的实施方式中，步骤(1)混合溶液中钴盐的浓度为0.1-1mol/L，银盐的浓度为0.01-0.1mol/L；相对于60mL的混合溶液，聚乙烯吡咯烷酮的用量为0.3-0.8g；硼氢化盐水溶液中硼氢化盐的浓度为1-1.5mol/L；步骤(1)中的混合溶液与硼氢化盐水溶液的体积比为1：0.1-0.2。对于步骤(1)中的混合溶液的形成过程，本领域技术人员可灵活调整，各组分可分别加入同一份水溶液中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种银掺杂的氢氧化钴材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括在聚乙烯吡咯烷酮存在的水溶液中，在搅拌条件下，使硼氢酸盐与钴盐和银盐进行反应的步骤。

【技术特征摘要】
1.一种银掺杂的氢氧化钴材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括在聚乙烯吡咯烷酮存在的水溶液中，在搅拌条件下，使硼氢酸盐与钴盐和银盐进行反应的步骤。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，钴盐和银盐的摩尔比为20:1-4。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，聚乙烯吡咯烷酮的数均分子量为55000-61000；和/或，硼氢酸盐为硼氢化钠、硼氢化钾和硼氢化锂中的一种或多种；和/或，钴盐为硝酸钴和/或醋酸钴；和/或，银盐为硝酸银和/或醋酸银。4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其中，具体包括以下步骤：(1)将钴盐和银盐溶于水中，再加入聚乙烯吡咯烷酮超声混合；(2)将硼氢化盐溶于水中，在此过程中，保持硼氢化盐水溶液的温度为(-4)～4℃；(3)将硼氢化盐水溶液滴加至步骤(1)中的混合溶液中，持续搅拌。5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，步骤(1)混合溶液中钴盐的浓度为0.1-1mol/L，银盐的浓度为0.01-0.1mol/L；相对于60mL的混合溶液，聚乙烯吡咯烷酮的用量为0.3-0.8g；...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿保友，董若浩，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34