【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于能源催化转换，尤其涉及一种高效电解水制氢的二元金属纳米颗粒生物炭复合纳米催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、电解水制氢技术是实现氢能生产的重要手段，而催化剂在这一过程中起着关键作用。传统的催化剂通常使用单一金属基材料，性能受到金属本身特性的限制，而双金属催化剂由于两种金属之间的协同效应，可以展现出较单金属催化剂更为优越的性能。同时生物质材料廉价易得，经热解而成的碳材料更是具有丰富的孔隙结构和高比表面积，具有较高的电子导电性和良好的化学稳定性，可以提供大量且稳定的位点，是催化剂的良好载体。但是，传统的催化剂制备方法通常存在工艺流程复杂，反应条件严格，产物纯度低等问题。因此，开发一种工艺简单、易于控制、环保经济的制备方法极具研究价值。
技术实现思路
1、针对上述情况，为克服现有单一金属基催化剂性能提升受限和双金属催化剂制备工艺复杂的问题，本专利技术制备合成了一种二元金属纳米颗粒/生物炭复合催化剂，使二元金属原位锚定在掺n生物质炭材料的表面，通过两种金属的协同效应来突破单一金属基催化剂性能提升受到的单金属本身特性的限制，具有工艺简单，操作方便，所得二元金属纳米颗粒在掺n生物质炭材料载体上分布均匀，颗粒粒径可控，电解水析氢催化活性高，稳定性好。
2、为了实现上述目的，采用了如下技术方案：本专利技术提供了一种高效电解水制氢的二元金属纳米颗粒生物炭复合纳米催化剂，所述制备方法包括如下步骤：
3、(1)配制总金属离子浓度为0.01mol/l的二元金属化合物水
4、(2)将所述二元金属-生物炭前驱体材料装入刚玉坩埚中，在有一定保护气氛的管式炉中进行热处理，取出后经研磨处理，得到二元金属纳米颗粒生物炭复合纳米催化剂。
5、进一步地，所述二元金属化合物水溶液选择为不互溶的pt-ce、pt-pd、pt-cu体系，所述二元金属化合物水溶液的金属化合物原料为氯钯酸、乙酰丙酮钯中一种和氯铂酸、六水合氯化铈、二水合氯化铜、三水合硝酸铜中一种的组合。
6、进一步地，所述的生物质材料为椴木薄片。
7、进一步地，所述生物质材料经以下方式预处理得到：去离子水浸渍2h，每半h换一次水。
8、进一步地，所述制备方法的步骤(1)的浸渍时间为4h。
9、进一步地，所述制备方法的步骤(1)的冷冻时间为24h，所述冷冻温度为-40℃至-60℃，所述制备方法的步骤(1)的干燥真空度为1pa，所述干燥时间为48h。
10、进一步地，所述保护气氛为氩气、氮气中的一种。
11、进一步地，所述制备方法的步骤(2)的热处理时间为4h。
12、进一步地，所述热处理温度为600℃-1100℃。
13、进一步地，所述热处理升温速率为10℃/min。
14、本专利技术的有益效果是：
15、(1)本专利技术采用双金属纳米颗粒修饰生物质炭材料获得新型的高性能的电解水析氢催化剂，利用两种金属产生的协同效应提高了催化剂性能，制备得到的二元金属纳米颗粒/生物炭复合催化剂中，金属纳米颗粒原位锚定在掺n生物炭的表面，分布均匀，晶粒尺寸在2nm-10nm可调，电解水析氢催化活性高，稳定性好，在10ma/cm2电流密度下有29.7mv的过电位，1000圈循环后仍能保持99.4％，在电化学、能源及环境等领域具有广泛的应用前景；
16、(2)本专利技术的原料制备、混合前驱体浸渍及热处理的过程不会产生水污染、空气污染等问题，制备方法绿色环保、工艺简单、操作方便、制备成本低；
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1.一种高效电解水制氢的二元金属纳米颗粒生物炭复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高效电解水制氢的二元金属纳米颗粒生物炭复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于：所述二元金属化合物水溶液选择为不互溶的Pt-Ce、Pt-Pd、Pt-Cu体系，所述二元金属化合物水溶液的金属化合物原料为氯钯酸、乙酰丙酮钯中一种和氯铂酸、六水合氯化铈、二水合氯化铜、三水合硝酸铜中一种的组合。
3.根据权利要求2所述的一种高效电解水制氢的二元金属纳米颗粒生物炭复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于：所述生物质材料为椴木薄片，所述生物质材料经以下方式预处理得到：去离子水浸渍2h，每半h换一次水。
4.根据权利要求3所述的一种高效电解水制氢的二元金属纳米颗粒生物炭复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法的步骤(1)的浸渍时间为4h。
5.根据权利要求4所述的一种高效电解水制氢的二元金属纳米颗粒生物炭复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法的步骤(1)的冷冻时间为24h，所述冷冻温度为-40℃
6.根据权利要求5所述的一种高效电解水制氢的二元金属纳米颗粒生物炭复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于：所述保护气氛为氩气、氮气中的一种。
7.根据权利要求6所述的一种高效电解水制氢的二元金属纳米颗粒生物炭复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法的步骤(2)的热处理时间为4h。
8.根据权利要求7所述的一种高效电解水制氢的二元金属纳米颗粒生物炭复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于：所述热处理温度为600℃-1100℃。
9.根据权利要求8所述的一种高效电解水制氢的二元金属纳米颗粒生物炭复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于：所述热处理升温速率为10℃/min。
10.一种高效电解水制氢的二元金属纳米颗粒生物炭复合纳米催化剂，其特征在于：根据权利要求9所述的制备方法制备的复合纳米催化剂。
...【技术特征摘要】
1.一种高效电解水制氢的二元金属纳米颗粒生物炭复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高效电解水制氢的二元金属纳米颗粒生物炭复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于：所述二元金属化合物水溶液选择为不互溶的pt-ce、pt-pd、pt-cu体系，所述二元金属化合物水溶液的金属化合物原料为氯钯酸、乙酰丙酮钯中一种和氯铂酸、六水合氯化铈、二水合氯化铜、三水合硝酸铜中一种的组合。
3.根据权利要求2所述的一种高效电解水制氢的二元金属纳米颗粒生物炭复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于：所述生物质材料为椴木薄片，所述生物质材料经以下方式预处理得到：去离子水浸渍2h，每半h换一次水。
4.根据权利要求3所述的一种高效电解水制氢的二元金属纳米颗粒生物炭复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法的步骤(1)的浸渍时间为4h。
5.根据权利要求4所述的一种高效电解水制氢的二元金属纳米颗粒生物炭复合纳米催化剂的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：闵鑫，王圆梦，房明浩，杨帆，柯少柔，朱欣宇，黄朝晖，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：
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