一种金属催化剂及其制备方法与应用技术

本申请公开了一种金属催化剂及其制备方法与应用，所述金属催化剂的制备方法包括以下步骤：将含有金属前驱体及金属粉末的混合物高温喷涂至导电基底上，得到金属催化剂。该方法步骤简单，且不局限特定的金属和基底材料，具有一定的普适性；采用该方法便于控制最终活性金属颗粒在导电基底上的尺寸大小，可以制备出原子级分散、金属原子团簇及纳米金属粒子，确保活性金属颗粒的高分散性。采用该方法制取的金属催化剂应用于电解水反应中时可显著提高能量转化效率，降低单位制氢能耗。降低单位制氢能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种金属催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及电解水领域，特别是涉及一种金属催化剂、制备方法及在电解水中的应用。

技术介绍

[0002]随着氢能行业、绿色经济及“低碳化”要求的发展，氢气正式作为能源或能源载体进入民用、工业化生产中。目前工业制氢仍主要来自化石资源，并未从源头上解决绿色可持续的问题，也无法解决大气污染和雾霾等环境生态问题。由太阳能等可再生能源出发，通过水电解制氢，有望根本上解决目前的能源供给和环境问题。
[0003]目前水电解制氢是一种较为方便、相对高效的制取氢气的方法。当前碱性电解水制氢工业一般采用过渡金属基催化剂(金属镍、不锈钢等)作为电极材料。为了实现一定的氢气产量和能量利用效率，工业上碱性电解水制氢操作电压通常高达2-2.2V，远大于其热平衡理论最低值1.48V，导致电解效率较低(59～70％)，单位制氢能耗较大(5.0～6.6kWh
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Nm-3
)。主要原因是目前商业化电解水电极催化活性较低，析氢、析氧反应过电位过高。因此，需要尽可能地减少电解槽工作电压，增大工作电流，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含有金属前驱体及金属粉末的混合物高温喷涂至导电基底上，得到金属催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属前驱体为金属无机盐或金属有机配合物；所述金属前驱体中的金属元素为过渡金属元素和/或后过渡金属元素；所述过渡金属元素选自铂元素、镍元素、钴元素、铬元素、钼元素、钨元素、铁元素中的至少一种；所述后过渡金属元素为锡元素、铅元素、铋元素中的至少一种；所述金属无机盐选自氯铂酸钾、硝酸镍、硝酸钴、硝酸铬、硝酸铁、钼酸钠、钨酸钠、氯化亚锡中的至少一种；优选地，所述金属前驱体为金属有机配合物；所述金属有机配合物中的有机配体选自乙烯基硅氧烷、乙二胺四乙酸钠、乙二胺四乙酸、甘氨酸、邻苯二甲酸、三乙烯二胺、N，N-二甲基甲酰胺、乙酸、葡萄糖中的至少一种；优选地，所述金属前驱体的制备方法包括：对含有金属源、所述有机配体的混合液反应，得到所述金属前驱体；优选地，所述金属粉末为金属单质粉末和/或金属合金粉末；所述金属粉末中的金属元素为过渡金属元素和/或主族金属元素；所述过渡金属元素选自镍元素、铁元素、钴元素、锰元素、钛元素、铜元素、锌元素、钨元素、钼元素中的至少一种；所述主族金属元素选自铝元素、铟元素中的至少一种；所述金属粉末为20～600目；优选地，所述金属前驱体中的金属元素与所述金属粉末的金属元素不同。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属前驱体的质量为所述金属粉末质量的10-4
～5％，其中，所述金属前驱体的质量以具有催化活性的金属的质量计。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合物中还包括粘结剂；所述粘结剂选自全氟磺酸树脂、羧甲基纤维素、糊精、乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯醇、聚氨酯、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李灿，姚婷婷，龙桂发，王奥琦，安秀瑞，
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：