一种非贵金属催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及催化剂制备和电催化技术领域，具体涉及一种非贵金属催化剂及其制备方法与应用，所述催化剂的制备以红土镍矿作为金属源，采用红土镍矿，通过硫酸铵焙烧

【技术实现步骤摘要】
一种非贵金属催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及催化剂制备和电催化
，具体涉及一种非贵金属催化剂及其制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]氢能被认为是极具发展前景的二次能源，具有清洁低碳
、
高热值
、
高转化率等优点
。
由于廉价
、
高效电催化剂难得到供应，被公认为最环保的电解水制氢工艺工业化进程被阻碍
。
为此，研究制备出高效
、
低成本的电解水制氢催化剂迫在眉睫
。
近来，相关领域研究者针对该问题开展了广泛而深入的研究，制得许多新型
、
高效的电解水催化剂
。
中国专利文件
CN107051565A
专利技术中，以过渡金属乙酸盐作为金属源，采用溶剂热法合成了一种具有优异析氢
、
析氧催化活性的双功能碱式碳酸盐类催化剂
。
由于单原子催化剂的单分散金属中心以及金属中心与衬底之间的相互作用，使得单原子催化剂具有最大原子利用率和独特的电子结构特征
。
同时，还可以通过调节单原子催化剂金属中心的化学态和配位环境，影响该活性中心对反应中间产物的吸附强度和结合位点，从而改变其催化活性和选择性
。
因此，中国专利文件
CN113430566A
中公布了一种铁单原子催化剂及其制备方法和在电解水析氧反应中的应用
。
但无一例外，上述催化剂合成依赖于纯度较高的冶金或化工产品
。
[0003]另一方面，由于红土镍矿的成分复杂
、
含金属种类多且品位都不高
、
冶炼提取单金属的工艺难度大；在硫化镍矿资源丰富的年代，红土镍矿的综合利用问题常常被人们忽略
。
然而，随着硫化镍矿的储量下降
、
开采成本升高
。
近年来红土镍矿的综合利用问题受到广泛关注
。
同时，世界经济在飞速发展，镍的消费在极度的扩张
。
因此，双重因素推动下，红土镍矿的高效综合有效开发成为冶金工作者极度关注的热点问题
。
针对它的高效处理新工艺不断被提出；中国专利文件
CN103205569A
：公开了一种处理红土镍矿的方法，将红土镍矿破碎磨细后进行湿式磁选，然后向磁选后的矿浆中加入浓硫酸搅拌浸出，再将浸出过滤后所得的滤渣与硫酸铵混合焙烧，焙烧所得熟料用酸浸出过滤后的滤液溶出，过滤得到滤液和微硅粉
。
滤液用固体碳酸铵调节混合液
pH
值，使铁
、
铝沉淀，过滤后的溶液用质量分数为
15
％～
20
％的硫化钠溶液调整
pH
值，使镍形成硫化镍沉淀，沉镍后的滤液用固体碳酸铵调节溶液
pH
值，并加入双氧水，对溶液进行深度除杂，向净化后的滤液中加入固体碳酸铵，使镁沉淀，过滤得到碳酸镁产品，沉镁后的滤液蒸发结晶得到硫酸钠和硫酸铵
。
此外，依据红土镍矿黏质
、
多孔
、
含金属种类多
、
或高铁或高镁或高硅等特点，有研究将其应用在催化加氢
、
电池材料
、
污水处理
、
磁化材料等领域
。
[0004]中国专利文件
CN201110256476.8
：公开了一种由红土镍矿制备氧化镁
、
二氧化硅及氧化镍产品的方法，利用高硅高镁型的红土镍矿提取了附加值较高的氧化镁
、
二氧化硅及氧化镍等产品
。
现有针对红土镍矿制备电池材料的相关技术：一种红土镍矿中黄钾铁矾法提取铁制备磷酸铁锂的方法
(N109081322A)、
红土镍矿酸焙烧
‑
溶出
‑
碱焙烧提取硅并制备硅酸铁锂
/
碳的方法
(CN109802116A)。
但是，针对采用红土镍矿制备电解水氢催化剂的研究几乎是一片空白
。
[0005]针对上述问题，本专利技术以红土镍矿为金属源，采用简单的制备方法：硫酸铵焙烧
—
溶出
—
电沉积或溶剂热法；可获得具有优异催化性能的电解水催化剂
。
由此，不仅可以降低电解水制氢的生产成本，助推电解水制氢行业实现大规模工业化
。
同时也为有效解决红土镍矿综合利用问题提供了指导
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种非贵金属催化剂及其制备方法与应用，能够制备廉价
、
低污染非贵金属电解水催化剂，有效解决廉价电解水制氢催化剂的制备和红土镍矿资源的高效利用两大问题
。
[0007]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：
[0008]一种非贵金属催化剂及其制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1
：处理红土镍矿得到红土镍矿粉体，加入硫酸铵与适量水混匀，进行焙烧后得到焙烧样；
[0010]S2
：将步骤
S1
所得焙烧样加入溶剂溶出，离心得到浸出液；
[0011]S3
：将步骤
S2
所得浸出液作为金属盐溶液进行电沉积法或水热合成法，对得到的固体清洗干燥后，得到所述非贵金属催化剂
。
[0012]进一步的，所述步骤
S1
中焙烧过程的温度为以2～
20℃/min
升温速率升到
300
～
650℃
，之后保温2～6小时，然后以2～
20℃/min
降温速率降至室温
。
[0013]进一步的，所述步骤
S1
中焙烧过程的温度为以2～
20℃/min
升温速率升到
350
‑
550℃
，之后保温3‑5小时，然后以2～
20℃/min
降温速率降至室温
。
[0014]进一步的，所述步骤
S1
中焙烧过程的温度为以
10℃/min
升温速率升到
400℃
，之后保温4小时，然后以
10℃/min
降温速率降至室温
。
[0015]进一步的，所述步骤
S1
中焙烧过程中释放的
SO3和
NH3废气通过水吸收制成硫酸铵并返回焙烧过程循环使用
。
[0016]进一步的，所述步骤
S2
使用的溶剂是去离子水，并且所述焙烧样和所述去离子水的固液比为
(3
‑
6)
：
1。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种非贵金属催化剂，其特征在于，所述催化剂为
Mn
‑
NiFe
‑
LDH
：锰修饰的镍铁双氢氧化物
。2.
一种非贵金属催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1
：处理红土镍矿得到红土镍矿粉体，加入硫酸铵与适量水混匀，进行焙烧后得到焙烧样；
S2
：将步骤
S1
所得焙烧样加入溶剂溶出，离心得到浸出液；
S3
：将步骤
S2
所得浸出液作为金属盐溶液进行电沉积法或水热合成法，对得到的固体清洗干燥后，得到所述非贵金属催化剂
。3.
如权利要求2所述的非贵金属催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤
S1
中焙烧过程的温度为以2～
20℃/min
升温速率升到
300
～
650℃
，之后保温2～6小时，然后以2～
20℃/min
降温速率降至室温
。4.
如权利要求3所述的非贵金属催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤
S1
中焙烧过程的温度为以
10℃/min
升温速率升到
400℃
，之后保温4小时，然后以
10℃/min
降温速率降至室温
。5.
如权利要求2所述的非贵金属催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤
...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐瑞东，刘振伟，王军丽，杨邻静，王选兵，佟晓宁，孔庆祥，吴松，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：