一种NiMoW纳米材料及其制备方法、一种氢气电催化氧化催化剂电极材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电极催化剂技术领域。本发明专利技术提供了一种NiMoW纳米材料及其制备方法，以硝酸镍、钼酸铵和钨源作为反应原料，采用氢气热还原的方法制备NiMoW纳米材料，操作简便，易于实施，且得到的NiMoW纳米材料具有优异的催化性能。本发明专利技术提供了一种氢气电催化氧化催化剂电极材料及其制备方法。本发明专利技术将所述NiMoW纳米材料与乙醇、水、nafion溶液混合，配成催化墨水，滴涂在玻碳电极上，作为氢气电催化氧化的工作电极。该制备方法简单，原料成本低廉，对电催化氢气的氧化有较好的催化性能，为在碱性条件下非贵金属作为氢气电催化氧化的催化剂提供了一种可能性。由实施例结果可知，所述电极材料具有HOR活性，催化性能良好。

A NiMoW nanomaterial and its preparation method, a catalyst electrode material for hydrogen electrocatalytic oxidation and its preparation method

The invention relates to the technical field of electrode catalyst. The invention provides a NiMoW nanometer material and a preparation method. NiMoW nanometer material is prepared by hydrogen thermal reduction using nickel nitrate, ammonium molybdate and tungsten source as reaction materials. The operation is simple and easy to implement, and the obtained NiMoW nanometer material has excellent catalytic performance. The invention provides a catalyst electrode material for hydrogen electrocatalytic oxidation and a preparation method thereof. The invention mixes the NiMoW nano-material with ethanol, water and Nafion solution, composes catalytic ink, and drops it on a glassy carbon electrode as a working electrode for hydrogen electrocatalytic oxidation. The preparation method is simple, the raw material cost is low, and the electrocatalytic oxidation of hydrogen has good catalytic performance. It provides a possibility for non-noble metals to be used as catalysts for the electrocatalytic oxidation of hydrogen under alkaline conditions. The results of the embodiment show that the electrode material has HOR activity and good catalytic performance.

【技术实现步骤摘要】
一种NiMoW纳米材料及其制备方法、一种氢气电催化氧化催化剂电极材料及其制备方法
本专利技术涉及电极催化剂
，尤其涉及一种NiMoW纳米材料及其制备方法，以及一种氢气电催化氧化催化剂电极材料及其制备方法。
技术介绍
近几十年来，随着社会的发展，环境污染和能源短缺问题日益严重，我国作为能源消耗大国，对新型清洁可替代能源的开发显得尤为迫切。燃料电池可以直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能，且其唯一的副产物为水，成为一种高效洁净的绿色电源，被认为未来重要候选电源之一。但是，传统的燃料电池电极催化剂主要是铂(Pt)基贵金属催化剂，价格昂贵而且资源匮乏。因此，催化剂成本问题严重制约了燃料电池技术的商业化。相对于酸性电解质而言，碱性电解质的腐蚀性较低，对催化剂的要求较为温和，使用非贵金属催化剂的可行性更强。尤其是近年来碱性阴离子交换膜技术的发展，使电解质既保持了碱性电解质的特性，又避免了碱性电解质碳酸化的问题，使碱性燃料电池更具有竞争力。在碱性介质中，阴极氧还原反应具有较低的过电位和较高的反应动力学，反应速率相比在酸性介质中更大，并已开发出Ag、金属氧化物、碳材料等多种相对便宜的阴极电催化剂。然而，碱性介质中阳极H2氧化反应(HOR，H2+2OH-→2H2O+2e-)动力学却相对缓慢。目前使用的仍然是Pt基贵金属催化剂，高效、稳定的非贵金属HOR电催化剂的报道却比较匮乏。所以，开发适用于碱性介质的高效低成本非贵金属阳极氧化(HOR)电催化剂对碱性燃料电池的发展具有重要意义。为了摆脱对贵金属的依赖，人们希望发展高效稳定的非贵金属HOR催化剂。在已有的文献报道中适用于碱性介质的的非贵金属HOR催化剂相对较少，其中效果最好的主要是Ni基催化剂。多元金属材料可以通过合金效应提高催化剂的HOR催化活性。但是，相对于贵金属催化剂，Ni基催化剂的催化活性仍然较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种NiMoW纳米材料及其制备方法，以及一种氢气电催化氧化催化剂电极材料及其制备方法，本专利技术提供的NiMoW纳米材料具有较高的催化活性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种NiMoW纳米材料的制备方法，包含如下步骤：(1)将硝酸镍、钼酸铵和钨源分散在水中，得到分散液；所述钨源包含偏钨酸铵和/或钨酸铵；(2)将所述分散液进行干燥处理，得到固体混合物；(3)氢气气氛下，对所述固体混合物进行还原处理，得到NiMoW纳米材料。优选的，所述硝酸镍、钼酸铵和钨源的摩尔比为(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5)。优选的，所述还原处理的温度为500～600℃，时间为1～5h。本专利技术还提供了所述NiMoW纳米材料的制备方法得到的NiMoW纳米材料，包含Ni、WO2、NiMoO4和MoO2。本专利技术还提供了一种由所述NiMoW纳米材料的制备方法得到的NiMoW纳米材料或者所述NiMoW纳米材料制备的氢气电催化氧化催化剂电极材料。本专利技术还提供了所述的氢气电催化氧化催化剂电极材料的制备方法，包含如下步骤：将NiMoW纳米材料、水、乙醇和nafion溶液混合，得到催化墨水；将所述催化墨水涂覆在玻碳电极上，在红外条件下干燥后得到氢气电催化氧化催化剂电极材料。优选的，所述nafion溶液的质量浓度为0.01～0.1％；所述水、乙醇和nafion溶液的体积比为(55～65):(35～45):1。优选的，所述NiMoW纳米材料的质量和水的体积比为(3～7)mg:(500～700)μL。本专利技术提供了一种NiMoW纳米材料及其制备方法。本专利技术以硝酸镍、钼酸铵和钨源作为反应原料，采用氢气热还原的方法制备NiMoW纳米材料，操作简便，易于实施，且得到的NiMoW纳米材料具有优异的催化性能，相比于单质镍，NiMoW催化剂提高了催化剂抗氧化能力和催化活性。本专利技术还提供了一种氢气电催化氧化催化剂电极材料及其制备方法。本专利技术将所述NiMoW纳米材料与乙醇、水、nafion溶液混合，配成催化墨水，滴涂在玻碳电极上，作为氢气电催化氧化的工作电极。该制备方法简单，原料成本低廉，对电催化氢气的氧化有较好的催化性能，为在碱性条件下非贵金属作为氢气电催化氧化的催化剂提供了一种可能性。由实施例结果可知，所述氢气电催化氧化催化剂电极材料具有HOR活性，催化性能良好。附图说明图1为所得NiMoW纳米材料的SEM图；图2为所得NiMoW纳米材料的XRD图；图3为所得工作电极在饱和氢气中的开路电压时间曲线；图4为所得工作电极在饱和氢气和饱和氩气中的循环伏安曲线，表明该材料具有HOR活性；图5为所得工作电极在饱和氢气的线性扫描伏安曲线。具体实施方式本专利技术提供了一种NiMoW纳米材料的制备方法，包含如下步骤：(1)将硝酸镍、钼酸铵和钨源分散在水中，得到分散液；所述钨源包含偏钨酸铵和/或钨酸铵；(2)将所述分散液进行干燥处理，得到固体混合物；(3)氢气气氛下，对所述固体混合物进行还原处理，得到NiMoW纳米材料。本专利技术将硝酸镍、钼酸铵和钨源分散在水中，得到分散液。在本专利技术中，所述硝酸镍可以具体为市售的六水合硝酸镍，所述钨源包含偏钨酸铵和/或钨酸铵，所述偏钨酸铵易溶于水，所述钨酸铵常温下难溶于水。本专利技术若以钨酸铵为原料，优选在加热条件下进行所述分散；所述加热条件优选为75～90℃，更优选为80～85℃。在本专利技术中，所述硝酸镍、钼酸铵和钨源的摩尔比优选为(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5)，更优选为(0.8～1.2):(0.8～1.2):(0.8～1.2)，最优选为1:1:1。本专利技术对所述水的用量没有特殊要求，能够将硝酸镍、钼酸铵和钨源分散均匀即可。本专利技术所述分散优选在磁力搅拌条件下进行，所述磁力搅拌的时间优选为20～60min，更优选为30～40min。得到分散液后，本专利技术将所述分散液进行干燥处理，得到固体混合物。在本专利技术中，所述干燥处理优选在鼓风干燥箱中进行，所述干燥处理的温度优选为80～90℃，更优选为85℃；所述干燥处理的时间以能够得到干燥的固体混合物为准。本专利技术先将所述硝酸镍、钼酸铵和钨源分散在水中，然后再干燥得到固体混合物，能够使得各物质混合的更加均匀，进而保证最终产品的均匀性。得到固体混合物后，本专利技术在氢气气氛下，对所述固体混合物进行还原处理，得到NiMoW纳米材料。在本专利技术中，所述还原处理的温度优选为500～600℃，更优选为530～570℃，最优选为550～560℃；所述还原处理的时间优选为1～5h，更优选为2～3h。本专利技术升温至所述还原处理温度的升温速率优选为1～10℃/min，更优选为5～7℃/min。所述还原处理结束后，本专利技术优选待体系冷却至室温后，对所得到的产品进行研磨，以得到更加均匀和细致的NiMoW纳米材料。本专利技术还提供了所述NiMoW纳米材料的制备方法得到的NiMoW纳米材料，所述NiMoW纳米材料包含二氧化钨颗粒，所述二氧化钨颗粒的粒径优选为200～300nm，为NiMoW纳米材料中颗粒最大的组分；所述NiMoW纳米材料还包含镍颗粒，其粒径优选为30～50nm；所述NiMoW纳米材料还包含NiMoO4和MoO2。本专利技术还提供了一种由所述NiMoW纳米材料的制备方法得到的NiMoW纳米材料或者所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种NiMoW纳米材料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：(1)将硝酸镍、钼酸铵和钨源分散在水中，得到分散液；所述钨源包含偏钨酸铵和/或钨酸铵；(2)将所述分散液进行干燥处理，得到固体混合物；(3)氢气气氛下，对所述固体混合物进行还原处理，得到NiMoW纳米材料。

【技术特征摘要】
1.一种NiMoW纳米材料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：(1)将硝酸镍、钼酸铵和钨源分散在水中，得到分散液；所述钨源包含偏钨酸铵和/或钨酸铵；(2)将所述分散液进行干燥处理，得到固体混合物；(3)氢气气氛下，对所述固体混合物进行还原处理，得到NiMoW纳米材料。2.根据权利要求1所述的NiMoW纳米材料的制备方法，其特征在于，所述硝酸镍、钼酸铵和钨源的摩尔比为(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5)。3.根据权利要求1或2所述的NiMoW纳米材料的制备方法，其特征在于，所述还原处理的温度为500～600℃，时间为1～5h。4.权利要求1～3任意一项所述NiMoW纳米材料的制备方法得到的NiMoW纳米材料，包含Ni、WO2、NiMoO4和MoO2。5.一种由权...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢伟，李创，徐静，高秀丽，赵联明，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37