基于氧化物纳米颗粒的金属催化剂、制备方法、电池及应用技术

本申请提供了一种基于氧化物纳米颗粒的金属催化剂、制备方法、电池及应用，所述方法包括：配制含有钌源和过渡金属氧化物的目标溶液；将所述目标溶液分散在可溶金属盐模板的表面，干燥后得到前驱体；将所述前驱体在惰性气体保护下煅烧，使钌负载在过渡金属氧化物纳米颗粒上，得到粗品催化剂；从所述粗品催化剂中分离可溶金属盐模板和杂质，得到目标催化剂，本制备方法简单高效，制得的催化剂结构稳定且具有普适性的特点，易于大批量生产。易于大批量生产。易于大批量生产。

【技术实现步骤摘要】
基于氧化物纳米颗粒的金属催化剂、制备方法、电池及应用


[0001]本申请涉及电解海水催化剂
，尤其涉及一种基于氧化物纳米颗粒的金属催化剂、制备方法、电池及应用。

技术介绍

[0002]氢能作为一种新能源已经得到广泛的开发和应用，制氢是氢经济的重要组成部分。绿色、可持续的水电解制氢是最有前景的制氢方法之一，与有限的淡水资源不同，海水约占世界水资源的96.5％，使电解海水更具吸引力和可取性，然而海水中的Cl
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以及其他微生物会腐蚀和堵塞严重影响活性和稳定性。目前铂(Pt)基催化剂被认为是最有效的析氢反应(HER)催化剂。
[0003]然而由于Pt的稀缺性，寻找替代品以降低成本并提高HER性能已成为热门话题。基于以上存在的问题，已经开发了一些启发性的策略来提高电催化性能，例如具有独特电子特性的金属成分的多金属结构、有机物改性对金属进行表面工程、以及金属
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载体之间相互作用的调控。特别是金属
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载体之间相互作用能够电子转移改变了金属纳米催化剂的d带结构，加强了对反应中间体的吸附，从而降低了能垒，促进了决步骤的进行。然而，大多数具有金属
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载体之间相互作用的催化剂制备方法多步复杂、耗能、耗时，限制了其大规模发展。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种基于氧化物纳米颗粒的金属催化剂、制备方法、电池及应用，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。
[0005]根据本申请实施例的第一方面，提供了一种基于氧化物纳米颗粒的金属催化剂的制备方法，所述方法包括：配制含有钌源和过渡金属氧化物的目标溶液；将所述目标溶液分散在可溶金属盐模板的表面，干燥后得到前驱体；将所述前驱体在惰性气体保护下煅烧，使钌负载在过渡金属氧化物纳米颗粒上，得到粗品催化剂；从所述粗品催化剂中分离可溶金属盐模板和杂质，得到目标催化剂。
[0006]在一可实施方式中，所述配制含有钌源和过渡金属氧化物的目标溶液，包括：所述钌源氯化钌、三水氯化钌、溴化钌和碘化钌中的至少一种；所述过渡金属氧化物为氧化锆、氧化钨、二氧化硅和氧化铬中的至少一种。
[0007]在一可实施方式中，所述钌源中钌含量和过渡金属氧化物中金属含量的摩尔比为1：0.5～1.5。
[0008]在一可实施方式中，所述可溶金属盐为可溶性金属氯化盐和可溶性钠盐的至少一种；所述可溶性金属氯化盐为KCl、LiCl和ICl中的至少一种；所述可溶性钠盐为NaCl、NaBr和NaI中的至少一种。
[0009]在一可实施方式中，所述将所述目标溶液分散在可溶金属盐模板的表面，干燥后得到前驱体，包括：将所述目标溶液均匀滴加在可溶金属盐模板的表面，真空干燥至目标溶液干透，得到前驱体。
[0010]在一可实施方式中，所述将所述前驱体在惰性气体保护下煅烧，使钌负载在过渡金属氧化物纳米颗粒上，得到粗品催化剂，包括：将所述前驱体置于管式炉中，通过惰性气体保护，350～600℃保温3～5小时，煅烧得到粗品催化剂，所述粗品催化剂的钌负载在过渡金属氧化物纳米颗粒。
[0011]在一可实施方式中，所述从所述粗品催化剂中分离可溶金属盐模板和杂质，得到目标催化剂，包括：将粗品催化剂溶解得到催化剂溶液，将所述催化剂溶液通过多次离心过滤，去除可溶金属盐，得到第一催化剂溶液；将所述第一催化剂溶液通过多次超声和离心，去除煅烧中的产生的杂质，得到目标催化剂溶液；将所述目标催化剂溶液真空干燥，得到目标催化剂。
[0012]根据本申请实施例的第二方面，提供了一种基于氧化物纳米颗粒的金属催化剂，所述催化剂通过上述可实施方式中任一项所述的方法制成。
[0013]根据本申请实施例的第三方面，提供了一种电池，所述电池包括催化剂，所述催化剂通过上述可实施方式中任一项所述的方法制成。
[0014]根据本申请实施例的第四方面，提供了一种基于氧化物纳米颗粒的金属催化剂的应用，所述催化剂通过上述可实施方式中任一项所述的方法制成，所述催化剂用于进行电解海水。
[0015]本申请实施例提供的一种基于氧化物纳米颗粒的金属催化剂、制备方法、电池及应用，我们通过一步煅烧模板法，配制目标溶液并均匀的滴加在可溶金属盐模板表面，通过惰性气体保护煅烧后，将烧好的样品溶于水，去除模板和杂质，真空干燥形成具有二维纳米片结构的目标催化剂。该方法能够降低贵金属催化剂的载量，减少电解海水催化剂的成本，促进电解海水催化剂的发展。
[0016]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0017]通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，其中：
[0018]在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
[0019]图1示出了本申请实施例一种基于氧化物纳米颗粒的金属催化剂的制备方法的实现流程示意图；
[0020]图2为实施例一制得Ru
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ZrO2的XRD图；
[0021]图3为实施例一制得Ru
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ZrO2的SEM图；
[0022]图4为实施例一制得Ru
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ZrO2的TEM图；
[0023]图5为实施例一制得不同物质进行LSV测试图；
[0024]图6为实施例一制得Ru
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ZrO2的长期稳定性图；
[0025]图7为实施例二制得的Ru
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WO3进行LSV测试图；
[0026]图8为实施例二制得Ru
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WO3的长期稳定性图。
具体实施方式
[0027]为使本申请的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0028]图1示出了本申请实施例一种基于氧化物纳米颗粒的金属催化剂的制备方法的实现流程示意图。
[0029]参见图1，根据本申请实施例的第一方面，提供了一种基于氧化物纳米颗粒的金属催化剂的制备方法，方法包括：操作101，配制含有钌源和过渡金属氧化物的目标溶液；操作102，将目标溶液分散在可溶金属盐模板的表面，干燥后得到前驱体；操作103，将前驱体在惰性气体保护下煅烧，使钌负载在过渡金属氧化物纳米颗粒上，得到粗品催化剂；操作104，从粗品催化剂中分离可溶金属盐模板和杂质，得到目标催化剂。
[0030]本申请实施例提供的一种基于氧化物纳米颗粒的金属催化剂的制备方法，通过在模板上滴加含有钌源和过渡金属氧化物的目标溶液，形成前驱体，通过惰性气体保护对前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于氧化物纳米颗粒的金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：配制含有钌源和过渡金属氧化物的目标溶液；将所述目标溶液分散在可溶金属盐模板的表面，干燥后得到前驱体；将所述前驱体在惰性气体保护下煅烧，使钌负载在过渡金属氧化物纳米颗粒上，得到粗品催化剂；从所述粗品催化剂中分离可溶金属盐模板和杂质，得到目标催化剂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配制含有钌源和过渡金属氧化物的目标溶液，包括：所述钌源为氯化钌、三水氯化钌、溴化钌和碘化钌中的至少一种；所述过渡金属氧化物为氧化锆、氧化钨、二氧化硅和氧化铬中的至少一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钌源中钌含量和过渡金属氧化物中金属含量的摩尔比为1：0.5～1.5。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可溶金属盐为可溶性金属氯化盐和可溶性钠盐的至少一种；所述可溶性金属氯化盐为KCl、LiCl和ICl中的至少一种；所述可溶性钠盐为NaCl、NaBr和NaI中的至少一种。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述目标溶液分散在可溶金属盐模板的表面，干燥后得到前驱体，包括：将所述目标溶液均匀滴加在可溶金属盐模板的...

【专利技术属性】
技术研发人员：田新龙，封苏阳，康振烨，邓培林，
申请(专利权)人：海南大学三亚研究院，
类型：发明
国别省市：