镍铁催化材料、其制备方法及在电解水制氢气、制备液态太阳燃料中的应用技术

本发明专利技术公开了一种镍铁催化材料、其制备方法及在电解水制氢气、制备液态太阳燃料中的应用。该材料采用可溶性铁盐为原料，于温和条件下在改性镍基底上制得，成功制备了可应用于工业碱性电解水苛刻条件下的镍铁催化材料。所述镍铁催化材料包括镍金属基底和含有铁元素和镍元素的催化活性层。采用本发明专利技术的镍铁催化剂来促进水分解反应，可将工业碱性电解水制备每立方氢气所需能耗从4.4千瓦时降至4.01千瓦时，从而使太阳能向甲醇的转化量提高9.7个百分点。该镍铁催化材料制备工艺简单、成本低、易实现工业需求放大制备。经过该工艺过程能将太阳能转化为方便储存运输的常规燃料，为解决能源问题和环境问题提供新途径，经济效益和社会效益巨大。

Nickel-iron catalytic material, its preparation method and its application in hydrogen production from electrolytic water and preparation of liquid solar fuel

【技术实现步骤摘要】
镍铁催化材料、其制备方法及在电解水制氢气、制备液态太阳燃料中的应用
本专利技术涉及清洁可再生能源利用
，具体来讲，涉及一种镍铁催化材料及其制备方法和应用。
技术介绍
随着化石资源的过度使用，环境污染和生态环境的恶化已日益严峻，尤其是温室气体二氧化碳的排放导致全球气候变化、极端天气频发，直接威胁着人类赖以生存的地球生态环境。可再生能源以及碳资源的清洁化利用被提到了前所未有的高度。由于甲醇是由太阳能而生产，太阳能以化学能形式储存在甲醇分子之中，所以把由太阳能转化二氧化碳和水合成的甲醇称为太阳燃料，又因为甲醇在一般情况下以液态形式存在，故将其称为液态太阳燃料。同时，甲醇还是重要的化学中间体，以甲醇作为原料可进一步生产汽油、柴油、烯烃、芳烃等高阶燃料和化学品。在液态太阳燃料的生产环节中，CO2通常来源于化石资源的排放，氢气来源的清洁性和制备能耗的高低在极大程度上决定了液态太阳燃料的清洁、可持续性及成本。当前，世界上95％左右的氢气产能还是源于化石资源重整技术，这并不能从根本上改变能源结构、减轻环境污染。利用太阳能来分解水制取氢气基本可实现零碳排放。当前，工业碱性电解水制氢设备成本适中、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍铁催化材料，其特征在于，所述镍铁催化材料包括镍金属基底和含有>+3价的铁元素和无零价镍元素的催化活性层。

【技术特征摘要】
1.一种镍铁催化材料，其特征在于，所述镍铁催化材料包括镍金属基底和含有>+3价的铁元素和无零价镍元素的催化活性层。2.根据权利要求1所述的镍铁催化材料，其特征在于，所述催化活性层附着在所述镍金属基底表面；优选地，所述镍基底选自镍片、镍丝网、泡沫镍或镍粉中的至少一种；优选地，所述催化活性层中，铁元素和镍元素的摩尔比为Fe/Ni＝2～50:100，进一步优选地，所述催化活性层中，铁元素和镍元素的摩尔比为Fe/Ni＝7～18:100；优选地，所述催化活性层的厚度为300～500nm。3.一种镍铁催化材料的制备方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：将镍金属基底浸渍于含有铁离子的溶液中静置后，经洗涤、干燥，即得所述镍铁催化材料。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述镍金属基底先置于含有氢气的气氛中进行处理后，再浸渍于含有铁离子的溶液中静置；优选地，所述含有氢气的气氛中含有非活性气体；所述非活性气体选自氮气、氦气、氖气、氩气、氙气中的至少一种。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述镍金属基底置于含有氢气的气氛中于100～400℃的温度内处理0.25～6小时；优选地，将所述镍金属基底置于含有氢气的气氛中于200～300℃的温度内处理1～3小时。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述含有铁离子的溶液中，铁离子的浓度为1～15mM；优选地，所述含有铁离子的溶液中，铁离子的浓度为3～12mM；更优选地，所述含有铁离子的溶液中，铁离子的浓度为5～10mM；优选地，所述含有铁离子的溶液中，铁离子为Fe2+和/或Fe3+；优选地，所述含有铁离子的溶液在使用前，先经过非活性气体鼓泡处理；优选地，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李灿，安秀瑞，姚婷婷，王集杰，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21