一种镍基三元过渡金属羟基氧化物复合催化剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及材料制造技术领域，公开了一种镍基三元过渡金属羟基氧化物复合催化剂的制备方法及其应用，制备方法如下：S1、配制镍离子、铁离子和钴离子的可溶性盐混合水溶液以及碱溶液；S2、在磁力搅拌条件下，将所述碱溶液逐滴加入所述可溶性盐混合水溶液中，均匀沉淀，沉淀完全后离心，用去离子水和无水乙醇多次洗涤，得产物MOH；S3、将所述MOH与84消毒液混合，在40℃

【技术实现步骤摘要】
一种镍基三元过渡金属羟基氧化物复合催化剂的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及材料制造
，特别涉及一种镍基三元过渡金属羟基氧化物复合催化剂的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]H2O2是一种通过呼吸链级联和细胞代谢产生的活性氧(ROS)，参与多种生理过程，如缺氧信号转导、细胞分化、增殖、介导免疫反应等。过量的H2O2可通过攻击半胱氨酸和蛋氨酸残基引起细胞毒性和细胞损伤。由于H2O2与信号转导和细胞命运决定密切相关，因此敏感监测和有效调节细胞内H2O2水平在健康筛查、疾病诊断和治疗中具有重要意义。
[0003]在众多非贵金属基催化剂材料中，过渡金属（羟基）氧化物被研究人员证实具有出色的催化活性。近年来，研究人员发现一些过渡金属催化剂材料在析氧反应(Oxygen Evolution Reaction，OER)过程中会发生表面重构，转化为过渡金属羟基氧化物。Zhang 等人通过原位电化学表征技术发现钙钛矿氧化物LaNiO3在OER电化学反应过程中，金属元素Ni发生表面重构形成NiOOH活性相。Hu等人通过原位表征技术发现NiP作为OER催化剂在反应前后NiP发生表面重构形成Ni氧化层，同样现象在氮化物、硫化物等都可观测到，表明在OER反应过程中过渡金属羟基氧化物才是真正的反应活性中心。同时催化剂材料的尺寸对催化活性也有着显著影响，尺寸越小，催化剂材料暴露的反应活性位点就越多，进而能够在反应过程中表现出优异的催化活性。催化剂在碱性介质中的性能进一步提高，过电位小，反应动力学快，稳定性好。
[0004]多种金属羟基氧化物的复合，导致晶格混乱坍塌，形成均匀和非晶态的纳米点，颗粒尺寸显著减小，从而提高催化剂的活性。申请号为202210212002.1、名称为一种泡沫镍担载的镍铁双金属羟基氧化物复合催化剂及其制备方法和应用的专利技术专利中，通过水热反应制备了镍铁双金属羟基氧化物复合催化剂用于生物气溶胶的净化；Pavan Chaturvedi等人采用电沉积的方法合成了镍钴双羟基氧化物检测葡萄糖；因此制备多金属羟基氧化物催化剂是可行的。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种镍基三元过渡金属羟基氧化物复合催化剂的制备方法及其应用，该催化剂由Ni，Fe，Co三种过渡金属的羟基氧化物组成。本专利技术制备的催化剂具有易于制备、低成本和高催化活性等优点。
[0006]技术方案：本专利技术提供了一种镍基三元过渡金属羟基氧化物复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1、配制镍离子、铁离子和钴离子的可溶性盐混合水溶液以及碱溶液；S2、在磁力搅拌条件下，将所述碱溶液逐滴加入所述可溶性盐混合水溶液中，均匀沉淀，沉淀完全后离心，用去离子水和无水乙醇多次洗涤，所得产物记作MOH；
S3、将所述MOH与84消毒液混合，在40 ℃
‑
60 ℃下搅拌4
‑
6 h，然后室温陈化8
‑
12 h，将得到的沉淀用去离子水和乙醇离心洗涤多次，烘干，得镍基三元过渡金属羟基氧化物复合催化剂，记作MOOH。
[0007]进一步地，S1中，所述可溶性盐混合水溶液中镍离子、铁离子和钴离子的摩尔比为4
‑
6∶1
‑
4∶1
‑
4。
[0008]进一步地，S2中，所述可溶性盐混合水溶液中金属离子与所述碱溶液中OH
‑
的摩尔比为1∶4
‑
7。
[0009]进一步地，S1中，所述可溶性盐混合水溶液中可溶性盐为所述镍离子、铁离子和钴离子的硝酸盐、硫酸盐或氯化盐。
[0010]进一步地，S1中，所述碱溶液的浓度为0.4
‑
0.6 mol/L。
[0011]进一步地，所述碱溶液为NaOH、KOH或尿素。
[0012]进一步地，S3中，所述MOH与所述84消毒液中氯的摩尔比为1∶2
‑
4。
[0013]进一步地，S3中，所述84消毒液中有效氯含量为34 g/L
‑
46 g/L。
[0014]优选地，S3中，所述烘干的具体条件为40 ℃
‑
60 ℃温度下烘干6
‑
8 h。
[0015]本专利技术还提供了一种如上述任一项方法制备的镍基三元过渡金属羟基氧化物催化剂在催化检测过氧化氢中的应用。
[0016]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的具体有益效果如下：本专利技术制备的催化剂由三种过渡金属的羟基氧化物组成，缩写为MOOH；所述过渡金属为Ni，Fe，Co。三种金属为同主族元素，化学性质相似，由于三种元素的原子半径不同，复合后会导致晶格混乱坍塌，形成均匀且非晶态的纳米点，颗粒尺寸显著减小到0.5
‑
1 nm。制备的三元NiFeCo羟基氧化物催化剂在电化学过程MOOH + 2e
‑ + H2O
ꢀ⇄
MOH + 2OH
‑
中伴随着电子的转移，生成羟基，极易被催化，因此在碱性介质中的性能进一步提高，过电位小，反应动力学快，稳定性好。本专利技术镍基三元金属羟基氧化物催化剂，颗粒尺寸减小，使比表面积增大，进而使催化位点暴露丰富，在催化检测过氧化氢方面表现出优异的活性和稳定性。
附图说明
[0017]图1为实施方式1制备的催化剂在0.1V电位下检测0.9 mM H2O2的时间
‑
电流曲线图；图2为实施方式2制备的催化剂在0.1V电位下检测0.9 mM H2O2的时间
‑
电流曲线图；图3为实施方式3制备的催化剂在0.1V电位下检测0.9 mM H2O2的时间
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电流曲线图；图4为实施方式4制备的催化剂在0.1V电位下检测0.9 mM H2O2的时间
‑
电流曲线图；图5为实施方式4制备的镍基三元过渡金属羟基氧化物催化剂的透射电镜图；图6为实施方式4制备的镍基三元过渡金属羟基氧化物催化剂电催化过氧化氢线性关系图。
具体实施方式
[0018]下面结合实施方式对本专利技术进行详细的介绍。
[0019]实施方式1：（1）配制100 mL体积的0.05 mol/L的Ni(NO3)2、0.01 mol/L的Fe(NO3)3和0.04 mol/L的Co(NO3)2的混合水溶液，再配制50 mL 0.6 mol/L NaOH溶液；（2）在磁力搅拌条件下，将碱溶液以1滴/s的速度逐滴加入步骤（1）配制的可溶性盐的混合水溶液中，并使其均匀混合沉淀，沉淀完全后离心，用去离子水和无水乙醇分别清洗，所得产物记作MOH；（3）将MOH置于含有100 mL去离子水的烧杯中，加入80 mL 84消毒液（本实施方式中选用江苏爱特福84股份有限公司生产，有效氯含量：34g/L～46g/L），在40 ℃下搅拌4 h，然后室温陈化8 h，将得到的沉淀离心洗涤，最后一次洗涤后，在40 ℃的烘箱中干燥6 h，所得产物记作MOOH。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍基三元过渡金属羟基氧化物复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、配制镍离子、铁离子和钴离子的可溶性盐混合水溶液以及碱溶液；S2、在磁力搅拌条件下，将所述碱溶液逐滴加入所述可溶性盐混合水溶液中，均匀沉淀，沉淀完全后离心，用去离子水和无水乙醇多次洗涤，所得产物记作MOH；S3、将所述MOH与84消毒液混合，在40 ℃
‑
60 ℃下搅拌4
‑
6 h，然后室温陈化8
‑
12 h，将得到的沉淀用去离子水和乙醇离心洗涤多次，烘干，得镍基三元过渡金属羟基氧化物复合催化剂，记作MOOH。2.根据权利要求1所述的镍基三元过渡金属羟基氧化物复合催化剂的制备方法，其特征在于：S1中，所述可溶性盐混合水溶液中镍离子、铁离子和钴离子的摩尔比为4
‑
6∶1
‑
4∶1
‑
4。3.根据权利要求1所述的镍基三元过渡金属羟基氧化物复合催化剂的制备方法，其特征在于：S2中，所述可溶性盐混合水溶液中金属离子与所述碱溶液中OH
‑
的摩尔比为1∶4
‑
7。4.根据权利要求1所述的镍基三元过渡金属羟基氧化物复合催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚延钊，冯良东，朱秀芳，张加栋，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：