一种镍铁合金负载金属铜的电催化剂及其制备方法与应用技术

技术编号：40026845 阅读：10 留言：0更新日期：2024-01-16 17:37

本发明专利技术涉及一种镍铁合金负载金属铜的电催化剂及其制备方法与应用，其中制备方法包括：将镍铁合金片依次经过丙酮、乙醇和盐酸洗涤，去除表面杂质，然后在真空烤箱中干燥；将镍铁合金片置于管式炉中，在还原性气氛下恒温煅烧处理；将铜盐溶于乙醇和水的混合溶液中，并置于水浴锅中搅拌得到混合溶液；然后将镍铁合金片置于混合溶液中进行欠电位沉积；最后将镍铁合金片取出，用锡纸密封后置于真空烤箱中干燥，得到以镍铁合金为基底、表面为镍铁铜多金属的电催化剂。本发明专利技术所制备的催化剂具备高活性、高选择性、高稳定性等特点，且制备方法简单、廉价、效率高。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电解水制氢，具体涉及一种镍铁合金负载金属铜的电催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

1、一方面，化石燃料的过度使用带来了温室气体含量的显著上升，导致全球变暖等问题。另一方面，随着不可再生化石能源的消耗，人类也面临能源枯竭问题。基于此，亟需寻找和发展可再生能源。氢由于其高的能量密度、较好的利用效率以及生态友好的性质，长期以来被认为是理想的可再生能源载体，所以实现可持续制氢是最具吸引力和竞争力的技术之一。

2、而电解水制氢技术由于其具有零碳排放、高效、可储能，且可与风力、水利等其他可再生能源发电结合，实现能源的循环利用的优势，成为制氢最具有前景的途径之一。通常电解水制氢阴极催化剂主要使用珀等贵金属催化剂，较高的成本限制了电解水制氢的大规模工业化应用。另一方面，大多数催化剂催化性能不高，具体表现为过电位过高、稳定性差等。因此，为取得电解水制氢技术的突破，需要合成具备高活性、高选择性、高稳定性的廉价催化剂材料。

技术实现思路

1、专利技术目的：针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种镍铁合金负载金属铜的电催化剂及其制备方法与应用，该制备方法简单，且制备得到的催化剂具有高活性、高选择性、高稳定性、成本低等特点。

2、
技术实现思路
：为实现以上目的，本专利技术提供一种镍铁合金负载金属铜的电催化剂的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)镍铁合金片去除表面杂质后在真空烤箱中干燥待用；

4、(2)将步骤(1)得到的镍铁合金片置于还原性气氛下恒温煅烧处理；

5、(3)将铜盐溶于乙醇和水的混合溶液中；

6、(4)将步骤(3)得到的溶液置于水浴锅中搅拌得到混合溶液；

7、(5)将步骤(2)得到的镍铁合金片置于步骤(4)得到的溶液中进行欠电位沉积；

8、(6)将步骤(5)得到的镍铁合金片取出，用锡纸密封后置于真空烤箱中干燥，得到以镍铁合金为基底、表面为镍铁铜多金属的电催化剂。

9、进一步地，所述步骤(1)中，镍铁合金片依次经过丙酮、乙醇和盐酸洗涤，去除表面杂质，盐酸的浓度为0.5～2mol/l，优选为1mol/l。

10、进一步地，所述步骤(1)中，干燥温度为50～70℃，优选为60℃，干燥时间大于4h。

11、进一步地，所述步骤(2)中，还原性气氛为h2气氛，煅烧温度为300～500℃，优选为400℃。

12、进一步地，所述步骤(3)中，铜盐为硝酸铜、氯化铜和硫酸铜中的一种。

13、进一步地，所述步骤(3)中，铜盐和混合溶液的比例为0.025mol：20ml～0.1mol：10ml，优选为0.05mol：15ml，乙醇和水的比例为1：2～2：1，优选为1：1。

14、进一步地，所述步骤(4)中，水浴锅的温度为50～70℃，优选为60℃，搅拌时间大于5h。

15、进一步地，所述步骤(5)中，欠电位沉积电位为0.5～0.9v，沉积电量为10～30mc/cm2。

16、此外，本专利技术还包括采用上述方法制备得到的电催化剂及其应用，所述电催化剂作为阴极催化剂应用在电解水制氢
中。

17、有益效果：

18、(1)本专利技术通过欠电位沉积方法将铜负载在镍铁合金片上，构成镍铁铜三元金属催化剂，由于其优化后的电子结构，使其具有更合适的水分解能力及氢吸附自由能，从而具有较高的电解水制氢催化活性和稳定性。

19、(2)本专利技术通过上述制备方法得到电解水制氢的催化剂，制备方法简单、廉价、效率高。

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【技术保护点】

1.一种镍铁合金负载金属铜的电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，镍铁合金片依次经过丙酮、乙醇和盐酸洗涤，去除表面杂质，盐酸的浓度为0.5～2mol/L。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，干燥温度为50～70℃，干燥时间大于4h。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，还原性气氛为H2，煅烧温度为300～500℃。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，铜盐为硝酸铜、氯化铜和硫酸铜中的一种。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，铜盐与混合溶液的比例为0.025mol：20ml～0.1mol：10ml，混合溶液中乙醇与水的比例为1:2～2:1。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，水浴锅的温度为50～70℃，搅拌时间大于5h。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，欠电位沉积电

9.一种镍铁合金负载金属铜的电催化剂，其特征在于，采用如权利要求1～8任一所述制备方法制备得到。

10.一种如权利要求9所述电催化剂的应用，其特征在于，作为阴极催化剂应用在电解水制氢技术领域中。

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【技术特征摘要】

1.一种镍铁合金负载金属铜的电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，镍铁合金片依次经过丙酮、乙醇和盐酸洗涤，去除表面杂质，盐酸的浓度为0.5～2mol/l。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，干燥温度为50～70℃，干燥时间大于4h。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，还原性气氛为h2，煅烧温度为300～500℃。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，铜盐为硝酸铜、氯化铜和硫酸铜中的一种。

6.如权利要求5所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晶，熊勃，杨应举，王贵宾，程强，罗自学，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：

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