【技术实现步骤摘要】
一种包覆有硫化钴的碱性电解水析氧催化剂及其制备方法和应用
[0001]本专利技术涉及一种包覆有硫化钴的碱性电解水析氧催化剂及其制备方法和应用;属于碱性电解水析氧催化剂设计制备
技术介绍
[0002]随着传统化石能源的消耗,新能源的开发应用被推向了风口。氢能由其高能量密度,零污染,零排放等特点受到广泛关注。众多制氢方法中,电解水制氢在工业生产中广泛应用,在整个电解水过程中,析氢反应(HER)发生在阴极,析氧反应(OER)发生在阳极,析氧反应因涉及四电子转移步骤其作为电解水过程的控制步骤而受到重视。因此,研制高效的电催化剂,降低析氧反应的过电位,加速其过程具有重要意义。
[0003]从工业生产的角度来看,理想的催化电极应具备大电流密度下优秀的催化活性与长时服役的稳定性、表面稳定的附着力以及一定的耐蚀性。目前贵金属基析氧电催化剂是商业氧化钌(RuO2)与氧化铱(IrO2)具有优秀的析氧性能,但由于其资源稀缺、价格昂贵导致无法广泛应用于工业生产。雷尼镍(RN)是当下工业碱性电解水常用的电催化剂,但由于其催化剂负载量不稳定,导致RN的电催化性能不稳定。因此,开发低成本,制备工艺简单,高活性高稳定的非贵金属基催化剂成为近几年的热门。如专利202210084759.7中就介绍了一种电解水析氧阳极及其制备方法。该技术中涉及到的电解水析氧阳极,包括多孔导电基底、纳米线阵列层、析氧催化剂层,纳米线阵列层为钴基纳米线阵列,析氧催化剂层为铁钴铬镍高熵合金催化剂层。上述电解水析氧阳极的制备方法,步骤如下:(1)多孔导电材料的 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种包覆有硫化钴的碱性电解水析氧催化剂,其特征在于:所述催化剂中硫化钴包覆在FeNiO
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上,所述硫化钴包括无定形硫化钴。2.根据权利要求1所述的一种包覆有硫化钴的碱性电解水析氧催化剂,其特征在于:所述催化剂附着在导电基底上;其中FeNiO
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以纳米球的形貌生长在导电基底上,CoS均匀的沉积在FeNiO
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基底的纳米球之间以及纳米片的缝隙中从而将FeNiO
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前驱体包覆起来。3.根据权利要求1所述的一种包覆有硫化钴的碱性电解水析氧催化剂,其特征在于:当基体为镍网时,FeNiO
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以纳米球的形貌均匀生长在镍网骨架上。4.根据权利要求1所述的一种包覆有硫化钴的碱性电解水析氧催化剂,其特征在于:所述碱性电解水析氧催化剂不含粘结剂。5.根据权利要求1所述的一种包覆有硫化钴的碱性电解水析氧催化剂,其特征在于:在25℃,1M KOH中,所得催化剂在10mA
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‑2的电流密度下的析氧过电位为169~211mV、优选为169~188mV;在80℃,30wt%KOH的工业条件下,电极利用循环伏安法在循环6000圈后,电压窗口以电流密度达到600mA
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‑2为准,其600mA
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‑2大电流密度下对应的析氧过电位衰减率小于等于3.2%。6.一种如权利要求1
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5任意一项所述包覆有硫化钴的碱性电解水析氧催化剂的制备方法;其特征在于,包括下述步骤:将表面清洁的导电基底置于好的水热原位生长溶液中,在导电基底上原位生长出FeNiO
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催化剂;在原位生长出FeNiO
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催化剂的导电基底表面电沉积一层无定形的CoS,制备出CoS@FeNiO
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催化剂;所述水热原位生长溶液中含有可溶性铵盐、可溶性铁盐、可溶性有机化合物。进行水热原位生长时,控制可溶性铁盐的浓度为10~40g/L、优选为15~25g/L、进一步优选为18~22g/L;可溶性铵盐的浓度为2~8g/L、优选为3~6g/L、进一步优选为4~5g/L,可溶性有机化合物的浓度为,10~20g/L、优选为13~18g/L、进一步优选为14~16g/L,所述可溶性有机化合物包括尿素;进行水热原位生长时,控制水热温度为115~125℃、时间为4~8h、优选为5~7h;所述可溶性铁盐选自硝酸铁、硫酸铁、硫酸亚铁中的至少一种;优选为硝酸铁;所述可溶性铵盐选自氟化铵、硝酸铵、氯化铵中的至少一种;...
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