【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学催化，涉及催化剂重构，尤其涉及一种添加钴离子实现氧化铜电化学可控重构的方法及其应用。
技术介绍
1、随着科技发展和工业进步，化石燃料的大量使用导致其不断减少，将最终面临储量枯竭。因此，寻求新能源来代替化石燃料至关重要。氢气是一种可利用太阳能、风能等清洁能源而生产的二次能源，能量密度高，易存储，因而受到广泛关注。其中电解水制氢技术成熟，工艺简单，气体纯度高，是目前能与可再生能源衔接的制氢方式。电解水制氢分为两个半反应：析氧反应和析氢反应，其中发生在阳极的析氧反应动力学缓慢，具有较大的过电位，限制了电解水的大规模应用，因此寻求高性能的催化剂来降低析氧反应过电位势在必行。
2、随着研究的深入，发现过渡金属基催化剂的性能优异、成本低廉。其中氧化铜作为oer催化剂的研究已有很多，但相较其他过渡金属，其性能并不突出，尚不适合应用于工业生产。因此，如何提高氧化铜的oer催化性能尤为关键。
3、在电化学过程中，电催化剂表面位点具有动态特点，能够触发重构现象发生。特别是在oer过程中，重构能够将电催化剂表面和参与反应的活性位点联系起来。通过表面重构还能调节吸附、活化、解吸附等电催化剂行为，从而反过来影响oer性能。基于此，越来越多的研究表明，表面重构工程是改善oer电催化剂催化性能的一种有效策略。
技术实现思路
1、针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是公开一种添加钴离子实现氧化铜电化学可控重构的方法。
2、技术方案
3、
4、a.三电极体系中以铂片为对电极，汞/氧化汞电极(hg/hgo)为参比电极，氧化铜为工作电极，电解液为0.5～1.0mol·l-1的碱性溶液，在h型电解池中对氧化铜进行lsv测试，扫速为0.005v·s-1,直至曲线稳定，所述氧化铜是经循环伏安法制得氧化铜前驱体，再经热解后制得；
5、b.向电解池阳极添加钴离子溶液，静置，对氧化铜进行lsv测试，扫速为0.005v·s-1，至曲线稳定。
6、本专利技术较优公开例中，步骤a中所述碱性溶液为氢氧化钾或氢氧化钠溶液，优选1.0mol·l-1的氢氧化钾溶液。
7、本专利技术较优公开例中，步骤a中所述氧化铜，其制备方法包括：先将裁剪好的碳纸先后置于丙酮、乙醇中超声，去离子水洗涤后，碳纸用作催化剂载体；以0.5mol·l-1铜离子溶液为电解液，所述铜离子溶液中含有0.05～0.1mol·l-1的硝酸钠或硝酸钾，碳棒为对电极，ag/agcl电极为参比电极，碳纸为工作电极，以循环伏安法制得氧化铜前驱体；将所制得的氧化铜前驱体以10℃·min-1的升温速率升温至400℃，保持60min，自然冷却至室温，即得。
8、进一步的，所述铜离子溶液为硝酸铜、硫酸铜、氯化铜等溶液，优选硝酸铜溶液。
9、进一步的，所述铜离子溶液中含有0.05mol·l-1硝酸钾。
10、进一步的，所述循环伏安法测试区间为-1.2～-1.0v，扫速为0.01v·s-1，循环次数为24。
11、本专利技术较优公开例中，步骤b中所述钴离子溶液为硝酸钴、硫酸钴、氯化钴等溶液，优选硝酸钴溶液。
12、本专利技术较优公开例中，步骤b中阳极电解液中钴离子浓度为6×10-6～6×10-4mol·l-1。
13、本专利技术的第二个目的在于，将其应用于提高氧化铜的析氧反应催化性能。
14、氧化铜的电化学性能测试及结构重构实验：
15、a.在h型电解池中，采用三电极体系，以铂片为对电极，汞/氧化汞电极(hg/hgo)为参比电极，氧化铜为工作电极，在1.0mol·l-1koh电解液中采用线性扫描伏安法(lsv)对氧化铜的电化学性能进行测试，扫速为0.005v·s-1，直至lsv曲线稳定；
16、b.在h型的电解池的阳极中分三次滴加总计60μl不同浓度的钴离子溶液，每次滴加后对氧化铜进行lsv测试直至曲线稳定。
17、通过向电解液中添加钴离子，不仅可以使氧化铜催化性能提升，而且添加不同浓度的钴离子，可使氧化铜结构由颗粒状变为不同尺寸的纳米线状，从而实现氧化铜的电化学可控重构，进而提升氧化铜的oer催化性能。
18、有益效果
19、本专利技术操作简单，通过向电解液中添加微量的钴离子可使氧化铜的催化性能显著提升，调节加入钴离子的浓度可使氧化铜生长出不同尺寸的纳米线，从而实现氧化铜的电化学可控重构。催化剂表面的纳米线不仅增大了其与电解液的接触面积，而且使电荷转移电阻明显减小，有利于降低实际催化过程中的过电位。本专利技术的重现性好，反应材料价格低廉，无毒，对于工业化电解水具有十分重要的指导意义。
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1.一种添加钴离子实现氧化铜电化学可控重构的方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的添加钴离子实现氧化铜电化学可控重构的方法，其特征在于：步骤A中所述碱性溶液为氢氧化钾或氢氧化钠溶液。
3.根据权利要求1所述的添加钴离子实现氧化铜电化学可控重构的方法，其特征在于：步骤A中所述碱性溶液为1.0 mol∙L-1的氢氧化钾溶液。
4.根据权利要求1所述的添加钴离子实现氧化铜电化学可控重构的方法，其特征在于，步骤A中所述氧化铜，其制备方法包括：先将裁剪好的碳纸先后置于丙酮、乙醇中超声，去离子水洗涤后，碳纸用作催化剂载体；以0.5 mol·L-1铜离子溶液为电解液，所述铜离子溶液中含有0.05~0.1 mol·L-1的硝酸钠或硝酸钾，碳棒为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，碳纸为工作电极，以循环伏安法制得氧化铜前驱体；将所制得的氧化铜前驱体以10℃·min-1的升温速率升温至400℃，保持60min，自然冷却至室温，即得。
5.根据权利要求4所述的添加钴离子实现氧化铜电化学可控重构的方法，其特征在于：所述铜离子溶液为硝酸
6.根据权利要求4所述的添加钴离子实现氧化铜电化学可控重构的方法，其特征在于：所述铜离子溶液中含有0.05mol·L-1的硝酸钾。
7.根据权利要求4所述的添加钴离子实现氧化铜电化学可控重构的方法，其特征在于：所述循环伏安法测试区间为-1.2～-1.0 V，扫速为0.01 V·s-1，循环次数为24。
8.根据权利要求1所述的添加钴离子实现氧化铜电化学可控重构的方法，其特征在于：步骤B中所述钴离子溶液为硝酸钴、硫酸钴、氯化钴溶液，优选硝酸钴溶液。
9.根据权利要求1所述的添加钴离子实现氧化铜电化学可控重构的方法，其特征在于：步骤B中阳极电解液中钴离子浓度为6×10-6～6×10-4 mol·L-1。
10.一种如权利要求1-9任一所述方法的应用，其特征在于：将其应用于提高氧化铜的析氧反应催化性能。
...【技术特征摘要】
1.一种添加钴离子实现氧化铜电化学可控重构的方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的添加钴离子实现氧化铜电化学可控重构的方法，其特征在于：步骤a中所述碱性溶液为氢氧化钾或氢氧化钠溶液。
3.根据权利要求1所述的添加钴离子实现氧化铜电化学可控重构的方法，其特征在于：步骤a中所述碱性溶液为1.0 mol∙l-1的氢氧化钾溶液。
4.根据权利要求1所述的添加钴离子实现氧化铜电化学可控重构的方法，其特征在于，步骤a中所述氧化铜，其制备方法包括：先将裁剪好的碳纸先后置于丙酮、乙醇中超声，去离子水洗涤后，碳纸用作催化剂载体；以0.5 mol·l-1铜离子溶液为电解液，所述铜离子溶液中含有0.05~0.1 mol·l-1的硝酸钠或硝酸钾，碳棒为对电极，ag/agcl电极为参比电极，碳纸为工作电极，以循环伏安法制得氧化铜前驱体；将所制得的氧化铜前驱体以10℃·min-1的升温速率升温至400℃，保持60min，自然冷却至室温，即得。
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