二维高熵氢氧化物阵列催化剂及其电催化固氮合成氨方法技术

本发明专利技术公开了一种二维高熵氢氧化物阵列催化剂及其电催化固氮合成氨方法。其中，二维高熵氢氧化物阵列催化剂合成步骤为：1)将五种等摩尔金属盐溶解于水和乙醇混合溶剂中；2)将三维基底置于步骤1所述溶液中，在密闭容器中进行水热反应；3)将得到的产物洗涤、干燥，得到所述阵列。该方法所得阵列材料直接作为催化电极，不需要额外粘结剂和基底，具有连续可调的电子结构和超薄的二维片状结构，可以快速促进电荷连续转移和能够暴露丰富的活性位点。所得到的二维高熵氢氧化物阵列催化剂结合液流电解池的快速传质，电极表面高的原料溶解度，易于放大等优点，展现出了高效的电催化合成氨产率，从而在工业化电催化合成氨应用中具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
二维高熵氢氧化物阵列催化剂及其电催化固氮合成氨方法
本专利技术涉及一种二维高熵氢氧化物阵列催化剂及其电催化固氮合成氨方法，属于纳米材料制备和清洁能源领域的应用。
技术介绍
氨作为肥料的重要原料，解决了数十亿人的食物供应和生存问题，同时由于其高的氢含量(17.6％)，氨也是绿色的清洁能源载体。因此，氨在我们的生活和生产中有着不可替代的作用。但是，由于N2分子中三键的高键能(941kJmol-1)和第一解离能(410kJmol-1)，到目前为止，工业上依旧使用在高温(300-500℃)和高压(150-300atm)下非均相铁基催化剂的Haber-Bosch工艺合成氨。每年用于工业合成氨的能源占全球能源总消耗的1-2％，且排放超过4.2亿吨的CO2，造成了严重的能源和环境问题。最近，电催化固氮合成氨(N2+3H2O→2NH3+3/2O2)技术因其无需使用化石燃料且无有害气体排放，并以太阳照射为能源驱动，空气和水作为原料，被认为是替代Haber-Bosch工艺的环保且节能的合成氨技术。当前，电催化固氮技术已成为能源、材料、化学等领域新兴的研究热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.二维高熵氢氧化物阵列催化剂，其特征在于，该催化剂通过如下进行制备，包括以下步骤：/n步骤1，将五种金属盐，金属盐为乙酰丙酮盐，包括镍，钴，铁，锰、钒，溶解于水和乙醇混合溶剂中；/n步骤2，将三维基底置于步骤1所述溶液中，在密闭容器中进行水热反应；/n步骤3，将得到的产物洗涤、干燥，得到二维高熵氢氧化物阵列催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.二维高熵氢氧化物阵列催化剂，其特征在于，该催化剂通过如下进行制备，包括以下步骤：
步骤1，将五种金属盐，金属盐为乙酰丙酮盐，包括镍，钴，铁，锰、钒，溶解于水和乙醇混合溶剂中；
步骤2，将三维基底置于步骤1所述溶液中，在密闭容器中进行水热反应；
步骤3，将得到的产物洗涤、干燥，得到二维高熵氢氧化物阵列催化剂。


2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，步骤1中，投加的五种乙酰丙酮盐的摩尔比相等，水和乙醇混合溶剂的体积比例为1:4～4:1。


3.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，步骤2中，按照2*2.8cm2的三维基底，三维基底为泡沫镍，泡沫铜和碳布，添加1～5mgmL-1的乙酰丙酮盐。


4.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，密闭容器为反应釜，体积为10mL～1L，相应三维基底的尺寸为0.5*1cm2～20*25cm2，水热反应温度为100～180℃，时间为4～72h。


5.一种基于权利要求1-4任一项所述的催化剂的电催化固氮合成氨方法，其特征在于，该方法为在液流电解池中利用二维高熵氢氧化物阵列催化剂进行合成氨；液流电解池阴阳极电解液的流速为20-60mLmin-1，原料气体进气流速为5-60mLmin-1，电解质为KOH。


6.如权利要求5所述的催化剂的电催化固氮合成氨方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈胜，孙运通，江天宇，徐帅帅，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32