一种用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法及其产品技术

本发明专利技术公开了一种用于电催化水解的氧化亚铜‑四氧化三钴核壳材料的制备方法及其产品。其包括，制备氧化亚铜纳米材料：在铜盐溶液中，磁力搅拌下加入碱溶液、表面活性剂、还原剂，进行水热反应，冷却、洗涤、干燥；制备氧化亚铜‑四氧化三钴核壳材料：将所述氧化亚铜纳米材料在磁力搅拌下加入到钴盐溶液中，依次加入碱溶液和表面活性剂，水热反应后，冷却、洗涤、干燥。本发明专利技术制备的氧化亚铜‑四氧化三钴核壳材料具有催化活性优异，稳定性和可重复性好的优点。本发明专利技术整个操作流程简单，生产成本小，具有良好的经济效益和应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法及其产品
本专利技术属于催化剂制备
，具体涉及一种用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法及其产品。
技术介绍
四氧化三钴是一种储量丰富的过渡金属氧化物，因其为尖晶石结构，具有优异的催化性能及优良的稳定性，已经在电化学领域有着广泛应用，可以用于合成锂离子电池正极材料钴酸锂。核壳是用一种纳米材料通过化学键或其他作用力将另一种纳米材料包覆起来形成的纳米结构。核壳结构由于其具有独特的结构特征，整合了内外两种材料的性质，并互相补充各自的不足，从而显著提高了催化效率。因此，具有优异催化活性的四氧化三钴核壳材料受到研究者越来越多的关注。现有技术制备的四氧化三钴核壳材料为单一的钴的氧化物，而单一的金属氧化物在电催化过程中会由于表面吸附等原因而失活，或造成电催化活性降低，因此需要开发在四氧化三钴催化剂中渗杂复合的金属氧化物的制备工艺。现有技术中四氧化三钴-氧化铜复合材料的制备方法工艺流程较为复杂，所得材料结构简单。因此，如何开发一种工艺流程简单，成本低，对环境影响小，粒径分布均匀，分散性好的核壳材料成为有待解决的技术问题。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。鉴于上述的技术缺陷，提出了本专利技术。因此，作为本专利技术其中一个方面，本专利技术克服现有技术中存在的不足，提供一种用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法，其包括，制备氧化亚铜纳米材料：在铜盐溶液中，磁力搅拌下加入碱溶液、表面活性剂、还原剂，进行水热反应，冷却、洗涤、干燥，得到氧化亚铜纳米材料；制备氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料：将所述氧化亚铜纳米材料在磁力搅拌下加入到钴盐溶液中，依次加入碱溶液和表面活性剂，水热反应后，冷却、洗涤、干燥，得到氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料。作为本专利技术所述用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法的一种优选方案：所述制备氧化亚铜纳米材料，其中，所述铜盐溶液，浓度为1.0～2.0M，所述铜盐溶液包括硝酸铜；所述碱溶液，浓度为2.5～3.7M，所述碱溶液包括氢氧化钠，所述磁力搅拌下加入碱溶液，加入速率为每秒一滴。作为本专利技术所述用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法的一种优选方案：所述制备氧化亚铜纳米材料，其中，所述表面活性剂，浓度为1.0～2.0g/L，所述表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮。作为本专利技术所述用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法的一种优选方案：所述制备氧化亚铜纳米材料，其中，所述还原剂，浓度为1.0～2.0M，所述还原剂包括葡萄糖。作为本专利技术所述用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法的一种优选方案：所述制备氧化亚铜纳米材料，其中，所述热水解反应，温度为50～80℃，时间为4h；所述洗涤，为用水、乙醇洗涤；所述干燥，温度为60℃，时间为12h，。作为本专利技术所述用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法的一种优选方案：所述制备氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料，其中，所述钴盐溶液，浓度为0.2～0.4M，所述钴盐包括硝酸钴。作为本专利技术所述用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法的一种优选方案：所述制备氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料，其中，所述碱溶液，浓度为0.25～0.5M，所述碱溶液包括氢氧化钠，所述硝酸钴溶液和氢氧化钠溶液的配比为1：1.25。作为本专利技术所述用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法的一种优选方案：所述制备氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料，其中，所述表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮，所述表面活性剂浓度为2～8g/L。作为本专利技术所述用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法的一种优选方案：所述制备氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料，其中，所述水热反应，温度为150～160℃，时间为24～36h；所述洗涤，为用水、乙醇洗涤。作为本专利技术的另一个方面，本专利技术克服现有技术中存在的不足，提供一种氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料，其中：所述氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料进行电催化水解反应，所得氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料在0.5M硫酸中，在10mA/cm2电流密度时，电位为-600mV～-550mV。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术加入的表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮，能够促进得到规则形貌和均匀尺寸的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料。(2)本专利技术制备的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料具有催化活性优异，稳定性和可重复性好的优点。(3)本专利技术整个操作流程简单，生产成本小，具有良好的经济效益和应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1为本专利技术提供的氧化亚铜-四氧化三钴核壳结构的制备工艺流程图。图2为本专利技术提供的氧化亚铜-四氧化三钴核壳结构的电解水析氢的极化曲线图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。实施例1：(1)配制1M的硝酸铜溶液，将1.0g/L的聚乙烯吡咯烷酮加入到硝酸铜溶液中，依次滴加3.7M氢氧化钠和1.75M葡萄糖，搅拌4h后，将混合物转入到25mL的聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在80℃下反应4h，冷却后，离心，依次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中以60℃干燥12h，得到氧化亚铜纳米颗粒；(2)将步骤(1)所得氧化亚铜纳米颗粒加入到0.2M的硝酸钴溶液中，依次加入5g/L聚乙烯吡咯烷酮和0.25M氢氧化钠溶液，将混合物转入到25mL的聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在160℃下反应36h，冷却后，离心，依次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中以60℃干燥12h，得到氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料。对本实施例得到的氧化亚铜四氧化三钴核壳材料进行电催化水解反应，所得氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料在0.5M硫酸中，在10mA/cm2电流密度时，电位为-570mV。实施例2：(1)将3.0M氢氧化钠溶液加入到2.0M的硝酸铜溶液中，依次加入1.5g/L聚乙烯吡咯烷酮和1M葡萄糖，葡萄糖溶液的滴加速率为每三秒一滴，搅拌3h后，将混合物转入到25mL的聚四氟乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电催化水解的氧化亚铜‑四氧化三钴核壳材料的制备方法，其特征在于：包括，制备氧化亚铜纳米材料：在铜盐溶液中，磁力搅拌下加入碱溶液、表面活性剂、还原剂，进行水热反应，冷却、洗涤、干燥，得到氧化亚铜纳米材料；制备氧化亚铜‑四氧化三钴核壳材料：将所述氧化亚铜纳米材料在磁力搅拌下加入到钴盐溶液中，依次加入碱溶液和表面活性剂，水热反应后，冷却、洗涤、干燥，得到氧化亚铜‑四氧化三钴核壳材料。

【技术特征摘要】
1.一种用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法，其特征在于：包括，制备氧化亚铜纳米材料：在铜盐溶液中，磁力搅拌下加入碱溶液、表面活性剂、还原剂，进行水热反应，冷却、洗涤、干燥，得到氧化亚铜纳米材料；制备氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料：将所述氧化亚铜纳米材料在磁力搅拌下加入到钴盐溶液中，依次加入碱溶液和表面活性剂，水热反应后，冷却、洗涤、干燥，得到氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述制备氧化亚铜纳米材料，其中，所述铜盐溶液，浓度为1.0～2.0M，所述铜盐溶液包括硝酸铜；所述碱溶液，浓度为2.5～3.7M，所述碱溶液包括氢氧化钠，所述磁力搅拌下加入碱溶液，加入速率为每秒一滴。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述制备氧化亚铜纳米材料，其中，所述表面活性剂，浓度为1.0～2.0g/L，所述表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮。4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述制备氧化亚铜纳米材料，其中，所述还原剂，浓度为1.0～2.0M，所述还原剂包括葡萄糖。5.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述制备氧化亚铜纳米材料，其中，所述热水解反应，温度为50～8...

【专利技术属性】
技术研发人员：金伟，陈建平，胡美清，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32