钼酸盐纳米阵列及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种钼酸盐纳米阵列，包括钼酸盐纳米棒和基底；所述钼酸盐纳米棒中的钼酸盐的化学式为AMoO4；其中，A选自过渡金属中的至少一种。其作为电解水产氧的催化剂，在碱性条件下，到达10mA·cm

Molybdate nano array, preparation method and application thereof

The present disclosure discloses a molybdate nano array comprising a molybdate nanorod and a base; the molybdate formula in the molybdate rod is AMoO4; wherein, A is selected from at least one of transition metals. As a catalyst for electrolysis of aquatic oxygen, it reaches 10mA. Cm in alkaline conditions

【技术实现步骤摘要】
钼酸盐纳米阵列及其制备方法和应用
本申请涉及一种钼酸盐纳米阵列及其制备方法和应用，属于催化领域。
技术介绍
随着社会的发展，环境污染加剧的问题变得日益严重，因此寻找高效的清洁能源也成为了各国关注的焦点。氢气作为一种具有高能量密度，并且属于完全无污染的能源，被认为是最有潜力的清洁能源。但是目前获得氢气的主要途径为石油裂解制氢，而石油是不可再生能源，所以通过其它途径获得高纯度的氢气是很迫切的。在各种获得氢气的途径中，电解水制氢被认为是最具有潜力的一种方法。目前，制约电解水制氢技术发展的最大因素在于缺少廉价高效的析氧催化剂。虽然目前商业用的IrO2具有很高的析氧反应活性，但是由于铱的稀缺性，使得这类催化剂难以获得大规模的应用，所以寻找廉价高效的析氧反应催化剂已经成为各国科学家关注的重点问题。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供了一种钼酸盐纳米阵列，该钼酸盐纳米阵列用于电解水产氧具有高的OER活性。所述钼酸盐纳米阵列，包括钼酸盐纳米棒和基底；所述钼酸盐纳米棒中的钼酸盐的化学式为AMoO4；其中，A选自过渡金属元素中的至少一种。优选地，所述钼酸盐的化学式为BxCyMoO4；其中：x，y均大于0，且x+y＝1；B，C独立地选自过渡金属元素中的一种，且B和C是不同金属元素；优选地，所述x，y独立的选自0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9。优选地，所述钼酸盐的化学式为DpEqFlMoO4；其中：p，q，l均大于0，且p+q+l＝1；E，E，F独立地选自过渡金属元素中的一种，且E，E和F是不同的金属元素；优选地，所述p，q，l独立的选自0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9。所述A包括Fe、Co、Ni中的至少一种；优选地，B、C中的至少一个选自Fe、Co、Ni中的至少一种；优选地，D，E，F中的至少一个选自Fe、Co、Ni中的至少一种。所述钼酸盐纳米棒的横截面上相距最远两点的距离为50nm～400nm；所述钼酸盐纳米棒的长度为1μm～10μm。优选地，所述钼酸盐纳米阵列以纳米棒的形态生长于基底上；所述钼酸盐纳米阵列为纳米棒取向排列；优选地，所述钼酸盐纳米阵列为纳米棒均匀取向排列。优选地，所述基底选自金属网、纤维织物中的至少一种。优选地，所述基底选自镍网、碳布中的至少一种。进一步优选地，所述基地选自镍网或者碳布。本申请的另一个方面，提供了制备所述的钼酸盐纳米阵列的方法，至少包括以下步骤：将含有过渡金属盐、钼酸盐的原料，与基底接触，在基底上通过水热反应原位生长得到钼酸盐纳米阵列。所述过渡金属盐与钼酸盐的摩尔比为1：1.2；其中，过渡金属盐的摩尔数以过渡金属盐中过渡金属元素的总摩尔量计，钼酸盐的摩尔量以钼酸盐中钼元素的摩尔量计。优选地，制备所述的钼酸盐纳米阵列的方法，至少包括以下步骤：在水溶液中溶解过渡金属盐，然后加入钼酸盐；搅拌后加入基底，转移到反应釜中，进行水热反应。优选地，所述钼酸盐选自钼酸铵、钼酸的碱金属盐中的至少一种。优选地，所述钼酸的碱金属盐选自钼酸钠、钼酸钾、钼酸锂中的至少一种。优选地，所述过渡金属盐包括铁盐、钴盐、镍盐中的至少一种。优选地，所述过渡金属盐包括硝酸亚铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁铵、乙酸铁、氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、乙酸钴、氯化镍、硝酸镍、硫酸镍、乙酸镍中的至少一种。优选地，所述水热反应的温度为100～220℃；优选地，所述水热反应的时间为3～72小时。优选地，所述水热反应的温度为150～200℃；优选地，所述水热反应的时间为5～12小时。优选地，所述水热反应的温度为110～180℃；优选地，所述水热反应的时间为20～30小时。本申请的又一个方面，提供了一种电解水催化剂，所述电解水催化剂包含所述的钼酸盐纳米阵列或/和所述制备方法得到的钼酸盐纳米阵列。即，所述钼酸盐纳米阵列作为电解水催化剂的应用。优选地，所述电解水催化剂用于碱性条件下电解水产氧。从而促进电解水制氢技术的发展。本申请能产生的有益效果包括：1)本申请所提供的钼酸盐纳米阵列，其作为催化剂用于电解水产氧具有高的OER活性；其催化性能在碱性条件下到达10mA·cm-2的过电位为230mV，优于商业用的贵金属，如IrO2。2)本申请所提供的钼酸盐纳米阵列，反应活性高，制备方法简单。3)本申请所提供的钼酸盐纳米阵列的制备方法，操作简单，适用于大规模应用。附图说明图1为实施例1中样品1#的SEM图。图2为实施例2中样品2#的SEM图。图3为实施例1中样品1#在碱性条件下，电解水制氧的线性扫描伏安曲线。图4为实施例2中样品2#在碱性条件下，电解水制氧的线性扫描伏安曲线。图5为实施例3中样品3#在碱性条件下，电解水制氧的线性扫描伏安曲线。图6为实施例4中样品4#在碱性条件下，电解水制氧的线性扫描伏安曲线。具体实施方式下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。如无特别说明，本申请的实施例中的原料和催化剂均通过商业途径购买。本申请中采用的镍网购自长沙力元新材料有限公司，碳布购自上海何森电气有限公司。本申请的实施例中分析方法如下：利用日本电子公司的JSM-6700F扫描电子显微镜进行SEM形貌分析。实施例1制备NiMoO4纳米阵列起始原料为硝酸镍，钼酸钠，水；具体制备方法如下：称取0.03mol的硝酸镍，0.03mol的钼酸钠溶于30ML水中，搅拌10min使其完全溶解，然后加入3cm×3cm的镍网。然后将溶液和镍网转移到反应釜中，在150℃的条件下反应24小时。反应结束后待其自然冷却，然后取出镍网，放入清水中超声10分钟，重复此步骤三次，以去除未生长在镍网上的钼酸盐；用吹风吹干镍网，得到NiMoO4纳米阵列，记为1#。实施例2制备Ni0.5Co0.5MoO4纳米阵列起始原料为硝酸镍，硝酸钴，钼酸钠，水；具体制备方法如下：称取0.015mol的硝酸镍，0.015mol的硝酸钴，0.03mol的钼酸钠溶于30ML水中，搅拌10min使其完全溶解，然后加入3cm×3cm的镍网。将溶液和镍网转移到反应釜中，在150℃的条件下反应24小时。反应结束后待其自然冷却，然后取出镍网，放入清水中超声10分钟，重复此步骤三次，以去除未生长在镍网上的钼酸盐；用吹风吹干镍网，得到Ni0.5Co0.5MoO4纳米阵列，记为2#。实施例3制备Ni0.9Fe0.1MoO4纳米阵列起始原料为硝酸镍，硝酸亚铁，钼酸钠，水；具体制备方法如下：称取0.027mol的硝酸镍，0.003mol的硝酸亚铁，0.03mol的钼酸钠溶于30mL水中，搅拌10min使其完全溶解，然后加入3cm×3cm的镍网。将溶液和镍网转移到反应釜中，在150℃的条件下反应24小时。反应结束后待其自然冷却后取出镍网，放入清水中超声10分钟，重复此步骤三次，以去除未生长在镍网上的钼酸盐；用吹风吹干镍网，得到Ni0.9Co0.1MoO4纳米阵列，记为3#。实施例4制备Fe1/3Co1/3Ni1/3MoO4纳米阵列起始原料为硝酸镍，硝酸钴，硝酸亚铁，钼酸钠，水；具体制备方法如下：称取0.01mol的硝酸镍，0.01mol的硝酸钴，0.01mol的硝酸亚铁，0.03mol的钼酸钠溶于30ML水中，搅拌10min使其完全溶解，然后加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钼酸盐纳米阵列，其特征在于，包括钼酸盐纳米棒和基底；所述钼酸盐纳米棒中的钼酸盐的化学式为AMoO4；其中，A选自过渡金属元素中的至少一种；优选地，所述钼酸盐的化学式为BxCyMoO4；其中：x，y均大于0，且x+y＝1；B，C独立地选自过渡金属元素中的一种，且B和C是不同金属元素；优选地，所述钼酸盐的化学式为DpEqFlMoO4；其中：p，q，l均大于0，且p+q+l＝1；E，E，F独立地选自过渡金属元素中的一种，且E，E和F是不同的金属元素。

【技术特征摘要】
1.一种钼酸盐纳米阵列，其特征在于，包括钼酸盐纳米棒和基底；所述钼酸盐纳米棒中的钼酸盐的化学式为AMoO4；其中，A选自过渡金属元素中的至少一种；优选地，所述钼酸盐的化学式为BxCyMoO4；其中：x，y均大于0，且x+y＝1；B，C独立地选自过渡金属元素中的一种，且B和C是不同金属元素；优选地，所述钼酸盐的化学式为DpEqFlMoO4；其中：p，q，l均大于0，且p+q+l＝1；E，E，F独立地选自过渡金属元素中的一种，且E，E和F是不同的金属元素。2.根据权利要求1所述的钼酸盐纳米阵列，其特征在于，所述A包括Fe、Co、Ni中的至少一种；优选地，B、C中的至少一个选自Fe、Co、Ni中的至少一种；优选地，D，E，F中的至少一个选自Fe、Co、Ni中的至少一种。3.根据权利要求1所述的钼酸盐纳米阵列，其特征在于，所述钼酸盐纳米棒的横截面上相距最远两点的距离为50nm～400nm；所述钼酸盐纳米棒的长度为1μm～10μm。4.根据权利要求1所述的钼酸盐纳米阵列，其特征在于，所述基底选自金属网、纤维织物中的至少一种。5.根据权利要求1所述的钼酸盐纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广社，王江浩，李丽萍，刘屹枫，王丽萍，孙文港，李文文，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35