【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂，具体涉及一种电解析氧催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、随着传统能源的不断消耗，全球对清洁和可持续能源的需求使得开发可再生、高效和环保的能源转换系统变得更加必要。水电解技术因其在清洁和可持续能源方面的巨大潜力而受到广泛研究。然而，碱性水电解过程中的析氧反应(oer)由于涉及复杂的四电子转移过程，在反应动力学上相当迟缓，从而制约了能效转换。目前，工业上现有oer电催化剂主要是基于贵金属氧化物，如ruo2和iro2，因为它们在催化过程中具有较高的oer活性，但是贵金属基材料储存量低、成本高的缺点极大地限制了其实际应用。此外，相比于制备方法及尺寸有限的自支撑电极，非自支撑的催化剂粉末可以应用于阴离子交换膜(aem)电解水制氢，aem电解水具有成本低、无腐蚀性电解液、结构紧凑和产氢纯度高等优点。因此，研制高效稳定的非自支撑非贵金属析氧催化剂粉末具有重要意义。
2、co具有与贵金属接近的高催化活性，cu元素具有一定的高导电率，可以间接解决co导电性不足的缺陷。通过形成混合过渡金属化合物，两者可以相互补充，并通过协同作用扩展性能优势。但是相比于被广泛研究的铁镍基催化剂以及钴镍基催化剂，钴铜基电催化剂却很少被研究，其综合性能仍然有待提高。在众多金属基催化剂中，氧化物催化剂具有催化效率高、稳定性好、使用成本低等优点。目前公开的技术，专利cn113652710a结合共沉淀法与空气退火制备了一种钴铜氧化物粉末，10ma/cm2时析氧过电位为320mv；专利cn111420663b利用水热法制备了一种尖晶石型钴铜氧化
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供了一种钴铜基电解析氧催化剂，通过经济以及简单的溶液共混进行离子交换得到钴铜金属有机骨架化合物，再经空气退火工艺制备出一种析氧电位低、稳定性优异的非自支撑的钴铜mof衍生氧化物高效析氧电催化剂。
2、本专利技术的目的在于一种钴铜基电解析氧催化剂，所述催化剂为钴铜氧化物。其中，钴的价态包含co2+和/或co3+，铜的价态包含cu2+和/或cu+，优选地，钴的价态包含co2+和co3+，铜的价态包含cu2+和cu+，更优选地，钴的价态为co2+和co3+，铜的价态为cu2+和cu+。
3、优选地，催化剂中，铜和钴的摩尔量比为(0.6-7.5):60，优选为(1.2-7.0):60，更优选为(1.8-6.5):60。
4、优选地，所述催化剂为纳米片。
5、本专利技术的目的还在于提供一种钴铜基电解析氧催化剂，其通过煅烧co、cu金属有机骨架化合物(co-cu mof)得到。
6、本专利技术的又一目的在于一种钴铜基电解析氧催化剂的制备方法，其通过煅烧co、cu金属有机骨架化合物(co-cu mof)得到。
7、所述co、cu金属有机骨架化合物通过烷基咪唑、可溶性钴盐和可溶性铜盐制备得到。
8、本专利技术再一目的在于提供所述钴铜基电解析氧催化剂的用途，用于电解水，所述水的ph值为8-14，优选用于电解水制氢。
9、本专利技术具有以下有益效果：
10、(1)本专利技术中的催化剂为非ir和ru的钴铜基电解析氧催化剂，能够大幅降低催化剂成本。
11、(2)本专利技术中的钴铜基电解析氧催化剂的析氧过电位可降低到325mv以下，最低可达305mv，tafel斜率可降低到100mv·dec-1以下，最低可达75mv·dec-1。
12、(3)本专利技术中的钴铜基电解析氧催化剂具有良好的稳定性，在长时间的电解过程中，过电位衰减率极低，电流保持率高，对比其他同类的钴铜氧化物催化剂粉末具有更佳的经济效益以及更高的电化学稳定性。
13、(4)本专利技术中，钴铜基电解析氧催化剂通过煅烧co、cu金属有机骨架化合物得到，制备工艺简单，条件温和，容易控制，具有工业量产以及aem电解水应用的前景。
14、(5)本专利技术首次设计并制备出了铜钴mof衍生氧化物高效析氧电催化剂，即钴铜基电解析氧催化剂。经优化后，在25℃，1mol/l的koh电解液中，在10ma·cm-2的电流密度下，过电位达到305mv，优于商业iro2的析氧过电位(10ma·cm-2处的过电位为333mv)，较钴氧化物、铜氧化物析氧电催化剂过电位降低了20.8％、40.8％；在50ma·cm-2的电流密度下过电位为369mv，远优于商业iro2的析氧过电位(50ma·cm-2处的过电位455mv)。在恒电流测试20小时后，其过电位衰减率约为5％，在恒电压测试20小时后，其仍保有初始电流的97.24％。
15、(6)本专利技术的钴铜基电解析氧催化剂有效提高了该催化剂的本征导电率，增大了其与电解质的接触面积使其能够提供更多的催化活性位点，多种因素结合使其具有良好的催化析氧性能以及电化学稳定性。
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1.一种钴铜基电解析氧催化剂，所述催化剂为钴铜氧化物，其中，钴的价态包含Co2+和/或Co3+，铜的价态包含Cu2+和/或Cu+，所述催化剂包含纳米片。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，催化剂中，
3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂包含(CuaCob)CoxOy和CuO，
4.一种钴铜基电解析氧催化剂，其特征在于，其通过煅烧Co、Cu金属有机骨架化合物(Co-Cu MOF)得到，
5.一种钴铜基电解析氧催化剂的制备方法，其特征在于，其通过煅烧Co、Cu金属有机骨架化合物(Co-Cu MOF)得到，
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，先将可溶性钴盐溶液加入到烷基咪唑溶液中充分反应，处理后，得到Co MOF，
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，反应温度为10-40℃，优选为15-32℃，更优选为20-28℃，
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，将Co MOF加入到可溶性铜盐溶液中充分反应，处理后，得到Co-Cu MOF，
10.一种根据权利要求1或4所述的钴铜基电解析氧催化剂的用途，其特征在于，用于电解水，所述水的pH值为8-14。
...【技术特征摘要】
1.一种钴铜基电解析氧催化剂，所述催化剂为钴铜氧化物，其中，钴的价态包含co2+和/或co3+，铜的价态包含cu2+和/或cu+，所述催化剂包含纳米片。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，催化剂中，
3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂包含(cuacob)coxoy和cuo，
4.一种钴铜基电解析氧催化剂，其特征在于，其通过煅烧co、cu金属有机骨架化合物(co-cu mof)得到，
5.一种钴铜基电解析氧催化剂的制备方法，其特征在于，其通过煅烧co、cu金属有机骨架化合物(co-cu mof)得到，
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：何捍卫，陈涛沣，
申请(专利权)人：湖南七维氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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