一种高效、新颖多孔氮氧化物纳米片催化剂电极的制备及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种高效、新颖多孔氮氧化物纳米片催化剂电极(Co3O3.62N0.38)的制备及其应用。多孔Co3O3.62N0.38纳米片催化剂的制备以廉价的石墨片为基底，利用电化学沉积的方法，制备出Co(OH)2前驱体；然后将该前驱体于400摄氏度下在氨气氛围中退火处理2小时即可。DFT理论计算表明，多孔Co3O3.62N0.38纳米片催化剂具有良好的导电性和优异的对中间体的吸附自由能，因此多孔Co3O3.62N0.38纳米片催化剂展现了优异的电化学催化产氧性能，具有超低的电解水过电势和较低的Tafel。同时，该复合电极的合成方法简单高效，合成成本经济低廉，适合电化学分解水的工业应用，具有广泛的科学意义。

Preparation and application of an efficient and novel porous nitrogen oxide nanoscale catalyst electrode

The invention discloses the preparation and application of a novel and efficient porous nitrogen oxide nanosheet catalyst electrode (Co3O3.62N0.38). The preparation of porous Co_3O_3.62N_0.38 nanosheet catalyst is based on cheap graphite sheet. Co (OH) _2 precursor is prepared by electrochemical deposition method. The precursor is then annealed at 400 degrees Celsius for 2 hours in ammonia atmosphere. DFT theoretical calculations show that the porous Co3O3.62N0.38 nanosheet catalyst has good conductivity and excellent free energy for adsorption of intermediates. Therefore, the porous Co3O3.62N0.38 nanosheet catalyst exhibits excellent electrochemical catalytic performance for oxygen production, with ultra-low electrolytic water overpotential and low Tafel. At the same time, the synthesis method of the composite electrode is simple and efficient, and the cost is low. It is suitable for the industrial application of electrochemical water decomposition and has a wide range of scientific significance.

【技术实现步骤摘要】
一种高效、新颖多孔氮氧化物纳米片催化剂电极的制备及其应用
本专利技术涉及电催化分解水
，特别是涉及一种多孔氮氧化物催化剂的制备及其在电化学分解水方面的应用。
技术介绍
随着全球化石能源等不可再生能源的消耗，化石能源的枯竭是不可避免的，能源危机是人类必须面临的问题。因此，可持续的新型能源(如太阳能、风能、核能、生物质能等)的开发和利用，提高其在整个能源结构中的比例迫在眉睫。但是，这些新型能源的存储和连续供应性是必须解决的一个问题，其中将其转化成化学能是一个重要的途径，如电化学分解水制氢和氧。在电化学催化分解水产氧体系中，水的氧化和还原反应需要在一定的电极电势下才能发生，因此开发高效的催化剂以降低反应过程中的过电势，从而实现能耗的有效降低显得尤为重要。迄今为止，最有效的产氧催化剂是RuO2和IrO2，但是由于贵金属的高成本和稀缺而限制了其在生产中的工业化应用。近年来，基于过渡金属基的电解水产氧催化剂，由于其低廉的价格和相对较高的催化活性，引起了研究人员的广泛关注。研究表明，通过合理调控催化剂的组分和改变催化剂的形貌，可以有效提高催化剂的活性，降低反应的过电势。虽然如此，过渡金属基的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效、新颖多孔氮氧化物纳米片催化剂电极的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)前驱体Co(OH)2纳米片的制备：配置5‑10mM Co(NO3)2的溶液作为电解液，室温条件下，以Graphite为工作电极，石磨棒为对电极，汞/氧化汞电极为参比电极，在‑1.42V的条件下，电化学沉积，获得Co(OH)2纳米片，所述的Co(OH)2纳米片的厚度为10‑20nm；2)Co3O3.62N0.38/Graphite的制备：将步骤1)中获得的前驱体，在380‑420摄氏度的NH3氛围条件下煅烧0.5h以上，随后自然冷却至室温获得Co3O3.62N0.38/Graphite电极。

【技术特征摘要】
1.一种高效、新颖多孔氮氧化物纳米片催化剂电极的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)前驱体Co(OH)2纳米片的制备：配置5-10mMCo(NO3)2的溶液作为电解液，室温条件下，以Graphite为工作电极，石磨棒为对电极，汞/氧化汞电极为参比电极，在-1.42V的条件下，电化学沉积，获得Co(OH)2纳米片，所述的Co(OH)2纳米片的厚度为10-20nm；2)Co3O3.62N0.38/Graphite的制备：将步骤1)中获得的前驱体，在380-420摄氏度的NH3氛围条件下煅烧0.5h以上，随后自然冷却至室温获得Co3O3.62N0.38/Gr...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴旺，刘伟，雷乐成，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33