【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学催化，具体为一种海水电解制氢用的双相复合型阳极催化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
1、能源和环境问题是关乎人类社会实现可持续发展的重要问题,绿色可再生能源发展不仅可以满足日益增长的能源需求,还可以缓解化石能源使用造成的温室气体排放危机。氢气具有能量密度高、可存储、可运输、易重整等优点,可以作为未来社会理想的绿色能源载体。氢(h2)由于其高能量密度(142mj kg-1)和无污染使用，作为一种理想的能源发挥着越来越重要的作用。水电解在处理效率、可再生能源兼容性和产生高纯度氢的碳中性方面优于传统的石化技术，但由于克服整体水分解(ows)反应的高潜力所带来的高昂电费(>4美元/公斤)，该技术只能产生市场上4％的氢气。当前,电解水制氢技术规模化发展的瓶颈在于成本过高,与煤化工制氢相比缺乏市场竞争力，考虑到电力成本,电解水制氢技术迫切需要开发高效、稳定、廉价的催化剂促进水氧化-还原反应动力学，降低电解槽运行电耗成本，实现“成本增效”。
2、当前电解水制氢技术主要分为三类，分别为碱性电解水、质子交换膜电解水和高温固体氧化物电解水，但是这些电解水制氢技术目前都以淡水作为电解液，这加剧了淡水资源的进一步短缺。海水作为地球上最丰富的自然资源之一，占世界水资源总量的96.5％，是电解水制氢技术理想的原料。此外，海水电解制氢技术不仅是一种很有潜力的生产氢气的方法，而且在海水淡化上同样具有重要意义。然而，由于海水中复杂离子的环境造成了电解效率的低下，尤其是氯离子会在阳极端引发的竞争反应和催化剂的腐蚀毒化，因此催化
3、目前，贵金属氧化物(如氧化钌和氧化铱)是海水电解阳极端的标杆催化剂，但其价格高昂且储量稀少，因此开发高效、稳定、低廉且易于大规模制备的阳极电催化剂对于海水电解制氢技术的发展至关重要。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：如何制备出不含贵金属材料且高效稳定的海水电解制氢用阳极电催化剂。本专利技术使用溶胶凝胶法制备出双相复合型阳极催化剂，通过调节原料中硝酸镧的用量，使得材料呈现出立方钙钛矿与rp型类钙钛矿结合的双相复合结构，两种相结构的组成不仅可以产生协同效应，还可以产生相界面，利于氧析出反应的进行，表现出优异的氧析出(oer)催化活性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种海水电解制氢用的双相复合型阳极催化剂，所述阳极催化剂为包括立方型钙钛矿相结构和rp型类钙钛矿相结构的钙钛矿氧化物，其化学式为laxsr2-xcoyfe1-yo3-δ，0≤x≤1，优选0.2≤x≤0.5，0＜y＜1。
3、上述的一种海水电解制氢用的双相复合型阳极催化剂的制备方法，包括如下步骤：
4、s1：根据溶胶凝胶法，以硝酸镧、硝酸锶、硝酸钴和硝酸铁为原料，以乙二胺四乙酸和柠檬酸为络合剂制备催化剂前驱体；
5、s2：将催化剂前驱体烧结，得到催化剂。
6、优选的，所述溶胶凝胶法具体为：称取硝酸镧、硝酸锶、硝酸钴和硝酸铁溶于去离子水并搅拌至澄清，得到溶液a，称取乙二胺四乙酸和柠檬酸溶于氨水，调节ph后加入溶液a中，搅拌反应得到凝胶并烘干，得到催化剂前驱体。
7、优选的，所述硝酸镧、硝酸锶、硝酸钴和硝酸铁的摩尔比为0～1：1：0.4～0.6：0.4～0.6。
8、优选的，溶液a中总金属离子数、乙二胺四乙酸、柠檬酸的摩尔比为1：1：1～3。
9、优选的，所述调节ph的值为6～7，所述搅拌反应的温度为220-250℃。
10、优选的，所述烘干的温度为180-220℃、时间为4-6h。
11、优选的，所述烧结的温度为900-1100℃、时间为4-6h。
12、任一上述的双相复合型阳极催化剂，作为阳极材料构建电解海水析氢装置，在电解海水产氢领域中的应用。
13、优选的，所述电解海水析氢装置还包括阴极、参比电极和电解液，所述阴极为碳棒，所述参比电极为ag/agcl电极。
14、优选的，所述碳棒可用其他稳定的电解水阴极材料替代；所述ag/agcl电极可用其他稳定的参比电极来替代。
15、优选的，所述电解海水析氢装置中阳极催化电极的制备方法为：称取导电炭黑和上述催化剂，加入乙醇和nafion溶液，超声混匀后滴于碳纸上，室温静置得到阳极催化电极。
16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
17、(1)本专利技术通过调节原料中硝酸镧的用量，使得材料呈现出立方钙钛矿与rp型类钙钛矿结合的双相复合结构，两种相结构的组成不仅可以产生协同效应，还可以产生相界面，利于氧析出反应的进行，表现出优异的氧析出(oer)催化活性；
18、(2)本专利技术的阳极催化剂制备方法简单，制备周期较短，没有使用贵金属材料，制备成本低，合成条件可控，具有大规模制备的潜力；
19、(3)本专利技术制备的阳极催化剂，尤其适用于海水电解制氢过程，在碱性溶液中对氧析出(oer)表现出更好的电催化活性，在大电流密度下有较好的析氧性能。
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1.一种海水电解制氢用的双相复合型阳极催化剂，其特征在于，所述阳极催化剂为包括立方型钙钛矿相结构和RP型类钙钛矿相结构的钙钛矿氧化物，其化学式为LaxSr2-xCoyFe1-yO3-δ，0≤x≤1，优选0.2≤x≤0.5，0＜y＜1。
2.权利要求1所述的一种海水电解制氢用的双相复合型阳极催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种海水电解制氢用的双相复合型阳极催化剂的制备方法，其特征在于，所述溶胶凝胶法具体为：称取硝酸镧、硝酸锶、硝酸钴和硝酸铁溶于去离子水并搅拌至澄清，得到溶液A，称取乙二胺四乙酸和柠檬酸溶于氨水，调节pH后加入溶液A中，搅拌反应得到凝胶并烘干，得到催化剂前驱体。
4.根据权利要求3所述的一种海水电解制氢用的双相复合型阳极催化剂的制备方法，其特征在于，所述硝酸镧、硝酸锶、硝酸钴和硝酸铁的摩尔比为0～1：1：0.4～0.6：0.4～0.6。
5.根据权利要求3所述的一种海水电解制氢用的双相复合型阳极催化剂的制备方法，其特征在于，溶液A中总金属离子数、乙二胺四乙酸、柠檬酸的摩尔比为1：1：
6.根据权利要求3所述的一种海水电解制氢用的双相复合型阳极催化剂的制备方法，其特征在于，所述调节pH的值为6～7，所述搅拌反应的温度为220-250℃。
7.根据权利要求3所述的一种海水电解制氢用的双相复合型阳极催化剂的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为180-220℃、时间为4-6h。
8.根据权利要求2所述的一种海水电解制氢用的双相复合型阳极催化剂的制备方法，其特征在于，所述烧结的温度为900-1100℃、时间为4-6h。
9.权利要求1-8任一所述的双相复合型阳极催化剂，作为阳极材料构建电解海水析氢装置，在电解海水产氢领域中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述电解海水析氢装置还包括阴极、参比电极和电解液，所述阴极为碳棒，所述参比电极为Ag/AgCl电极。
...【技术特征摘要】
1.一种海水电解制氢用的双相复合型阳极催化剂，其特征在于，所述阳极催化剂为包括立方型钙钛矿相结构和rp型类钙钛矿相结构的钙钛矿氧化物，其化学式为laxsr2-xcoyfe1-yo3-δ，0≤x≤1，优选0.2≤x≤0.5，0＜y＜1。
2.权利要求1所述的一种海水电解制氢用的双相复合型阳极催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种海水电解制氢用的双相复合型阳极催化剂的制备方法，其特征在于，所述溶胶凝胶法具体为：称取硝酸镧、硝酸锶、硝酸钴和硝酸铁溶于去离子水并搅拌至澄清，得到溶液a，称取乙二胺四乙酸和柠檬酸溶于氨水，调节ph后加入溶液a中，搅拌反应得到凝胶并烘干，得到催化剂前驱体。
4.根据权利要求3所述的一种海水电解制氢用的双相复合型阳极催化剂的制备方法，其特征在于，所述硝酸镧、硝酸锶、硝酸钴和硝酸铁的摩尔比为0～1：1：0.4～0.6：0.4～0.6。
5.根据权利要求3所述的一种海水电...
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