一种双层复合型电解水阳极催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于功能材料制备及电催化技术领域，提供了一种双层复合型电解水阳极催化剂及其制备方法。所述催化剂为双层复合型催化剂，内层催化剂为钴铁类普鲁士蓝高温碳化后生成的钴基催化剂，外层催化剂为镍基催化剂，内外催化剂之间为具有高比表面积的介孔纤维状二氧化硅和介孔桑椹状碳壳层。碳层表面积达到285‑325m

A double-layer composite anode catalyst for electrolyzing water and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种双层复合型电解水阳极催化剂及其制备方法
本专利技术属于功能材料制备及电催化
，具体涉及一种电解水阳极用催化剂及其制备方法。
技术介绍
传统化石能源随着大量使用而日渐匮乏并且会带来严重的环境污染，因此，需要加快开发绿色安全的和可循环使用的新型清洁能源。氢能作为新能源，储量丰富，具有可再生性，燃烧产物为水，是最环保的能源之一。电解水可以将电能转化为氢能，然而电解水反应的活化能较大，需要高活性的电催化剂来促进反应的进行。贵金属催化剂虽然活性较高但是价格昂贵，难以实际应用。因此，开发价廉高效的电解水催化剂具有较大的经济效益和社会效益。电解水反应中的析氧反应进行难易与否对整个电解水反应有着至关重要的影响。研究表明通过调控过渡金属催化剂的元素组成、表观形貌及尺寸分布和负载状态可以有效提高其催化析氧反应的活性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型的用于催化电解水的双层复合型催化剂及其制备方法。所述催化剂内层为钴铁类普鲁士蓝高温碳化后生成的钴基催化剂，外层催化剂为镍基催化剂，内外催化剂之间为具有高比表面积的介孔二氧化硅和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双层复合型电解水阳极催化剂，其特征在于，该双层复合型电解水阳极催化剂的粒径为230-360nm；该双层复合型电解水阳极催化剂为双层结构，内核为以中空的类普鲁士蓝纳米材料为前驱体的掺杂铁的钴基催化剂，中层为介孔二氧化硅壳层与介孔碳壳层，外层为掺杂铁的镍基催化剂；介孔二氧化硅壳层的厚度为20-50nm，介孔碳壳层的厚度为30-60nm。/n

【技术特征摘要】
1.一种双层复合型电解水阳极催化剂，其特征在于，该双层复合型电解水阳极催化剂的粒径为230-360nm；该双层复合型电解水阳极催化剂为双层结构，内核为以中空的类普鲁士蓝纳米材料为前驱体的掺杂铁的钴基催化剂，中层为介孔二氧化硅壳层与介孔碳壳层，外层为掺杂铁的镍基催化剂；介孔二氧化硅壳层的厚度为20-50nm，介孔碳壳层的厚度为30-60nm。


2.一种双层复合型电解水阳极催化剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤(1)：配制长链烷基季铵盐溶液，再将水热法合成的中空类普鲁士蓝纳米材料超声分散在上述溶液中，形成均匀混浊液；在20-60℃温度条件下搅拌，用碱性溶液调节pH值至10.54-12.18，搅拌条件下逐滴加入硅酸四乙酯的有机溶液，继续搅拌12-48小时，离心收集产物，水和乙醇洗涤产物，干燥；将干燥后的产物超声分散在12mol/L浓盐酸的乙醇溶液中，回流6-48小时，乙醇和水洗涤，干燥，得到类普鲁士蓝-介孔二氧化硅纳米复合材料；
所述的反应物的摩尔比为长链烷基季铵盐:硅酸四乙酯:碱性溶液中的碱:有机溶剂:中空类普鲁士蓝纳米材料:H2O＝1:1.63～29.41:7.28～36.43:47.28～168.84:0.12～0.24:404.84～2024.23；
所述的中空类普鲁士蓝纳米材料的化学式为K1.03Co1.06Fe0.89(CN)6；
所述的硅酸四乙酯和有机溶剂的体积比为5％～30％；
步骤(2)：将步骤(1)所得的类普鲁士蓝-介孔二氧化硅纳米复合材料超声分散在水和/或乙醇的溶剂中，并加入苯酚衍生物和Pluronic，在30-70℃温度条件下搅拌10-60分钟，加入碱性溶液调节pH值至8.68-9.11，然后加入小碳链醛酮化合物，继续搅拌12-36小时，离心收集产物，水和乙醇洗涤产物，干燥得到类普鲁士蓝-介孔二氧化硅-树脂类纳米复合材料；然后在300-900℃的惰性氛围下碳化3-6小时得到掺杂铁的钴基催化剂-介孔二氧化硅-碳纳米复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀红，沈伟林，齐骥，李政，王栋，权志杰，易昭晖，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21