【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种稀土元素修饰的含钼催化剂及其制备方法和应用，属于电催化分解水制氢。
技术介绍
1、随着“双碳”目标的提出，碱性电解水材料的研发受到了广泛的关注[cn108796535b,cn107663637b，cn108636428b]。目前，镍钼催化剂仍然是碱性电解水析氢反应的最优催化剂之一，例如[cn108796535b]专利报道了三金属铜-钴-钼/泡沫镍多孔电极材料的碱性析氢性能，较本底活性有所提升，但其析氢活性仍有提升空间；[cn107663637b]专利报道了钼酸盐纳米复合材料用于碱性电解水产氢反应，但是钼元素在电解水过程中的溶出问题，阻碍钼基类电解水催化剂的大规模使用。鉴于含钼催化剂的高活性，因此克服钼溶出问题，提升钼基类电解水催化剂的稳定性显得尤为重要。稀土元素掺杂在改善主体性能方面具有潜力，有研究显示稀土元素sm掺杂mos2场效应晶体管可以改变费米能级，使阈值电压从-12移动到0v[1]。也有研究将ce掺杂到cos2中抑制催化剂溶出，提升析氢稳定性[2]。
技术实现思路
1、本申请要解决的技术问题为：用于碱性电解水的含钼催化剂的钼溶出导致的催化剂稳定性差的问题，以及高活性和高稳定性碱性电解水催化剂的设计。为解决上述技术问题，本申请提供的技术方案：采用稀土元素稳定钼元素，减少钼的溶出，提升催化剂稳定性。同时，使用稀土元素优化活性位点，通过稀土修饰的含钼化合物提升电解水析氢催化活性。本申请的目的旨在提供用于碱性介质水分解反应中，能够有效抑制钼元素溶出的具有高活性和稳定性
2、本申请的一个方面，提供了一种稀土元素修饰的含钼催化剂，所述稀土元素修饰的含钼催化剂包括过渡金属基底和生长于过渡金属基底的表面的催化活性层；
3、所述催化活性层包括含有钼元素的过渡金属化合物(axmoyoz)层、含有钼元素的过渡金属合金(axmoy)层、含有稀土元素的钼化合物(rexmoyoz)层；
4、所述含有钼元素的过渡金属化合物层生长于所述过渡金属基底的表面；
5、所述含有钼元素的过渡金属合金层由所述含有钼元素的过渡金属化合物层析出获得；
6、所述含有稀土元素的钼化合物层镶嵌于所述含有钼元素的过渡金属化合物层和/或含有钼元素的过渡金属合金层上，或负载于所述过渡金属基底上。
7、本申请催化剂的催化层中，axmoyoz位于最底层；axmoy从axmoyoz中析出；rexmoyoz镶嵌于前两者的结构上或负载于基底材料上。
8、可选地，所述过渡金属选自铜、镍、钛、钴中的至少一种。
9、可选地，所述过渡金属基底的形态选自板状、泡沫状、网状以及片状中的至少一种。
10、可选地，所述含钼元素的过渡金属化合物化学式为axmoyoz，其中，a为过渡金属。
11、可选地，所述含钼元素的过渡金属化合物选自钼酸钴、钼酸镍、钼酸铁、钼酸铜或者相应的含结晶水的钼酸盐中的至少一种。
12、可选地，所述含有钼元素的过渡金属合金的化学式为axmoy，其中，a为过渡金属。
13、可选地，所述含有钼元素的过渡金属合金选自钴钼合金、镍钼合金、铁钼合金、铜钼合金中的至少一种。
14、可选地，所述含有钼元素的过渡金属合金中元素摩尔比为：过渡金属元素a:mo＝1:7～9:1。
15、可选地，所述含有钼元素的过渡金属合金中，过渡金属元素与mo的摩尔比独立地选自1：7、1：5、1：3、1、3：1、5：1、7：1、9：1中的任意值或上述任意两点间的任意范围值。
16、可选地，所述含有稀土元素的钼化合物的化学式为rexmoyoz，其中，re为稀土元素。
17、可选地，所述稀土元素选自钪、钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕中至少一种。
18、可选地，所述含有稀土元素的钼化合物中元素摩尔比为：稀土元素re:mo＝1:9～9:1。
19、可选地，所述含有稀土元素的钼化合物中，稀土元素与mo的摩尔比独立地选自1：9、1：7、1：5、1：3、1、3：1、5：1、7：1、9：1中的任意值或上述任意两点间的任意范围值。
20、可选地，形成的稀土化合物包括laxmoyoz,cexmoyoz,prxmoyoz,,ndxmoyoz,,smxmoyoz,,euxmoyoz等。
21、本申请再一个方面，提供一种上述的稀土元素修饰的含钼催化剂的制备方法，所述制备方法包括：
22、(1)将钼酸盐溶液与非钼盐的过渡金属盐溶液混合，获得混合溶液，将过渡金属基底浸渍于所述混合溶液中，发生水热反应，获得含有钼元素的过渡金属化合物层的过渡金属基底；
23、(2)将含有钼元素的过渡金属化合物层的过渡金属基底浸渍于含有稀土元素的盐溶液中，反应、煅烧，获得所述稀土元素修饰的含钼催化剂。
24、可选地，步骤(1)中，所述钼酸盐选自钼酸铵、钼酸钠中的至少一种。
25、可选地，所述非钼盐的过渡金属盐选自碳酸盐、草酸盐、乙酸盐、氯酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐中的至少一种。
26、可选地，所述过渡金属选自铁、钴、镍、铜中的至少一种。
27、可选地，所述钼酸盐溶液中，钼酸盐的浓度为0.001～0.1mol/l。
28、可选地，所述钼酸盐溶液中，钼酸盐的浓度独立地选自0.001mol/l、0.005mol/l、0.01mol/l、0.05mol/l、0.1mol/l中的任意值或上述任意两点间的任意范围值。
29、可选地，所述非钼盐的过渡金属盐溶液中，过渡金属盐的浓度为0.001～0.1mol/l。
30、可选地，所述非钼盐的过渡金属盐溶液中，过渡金属盐的浓度独立地选自0.001mol/l、0.005mol/l、0.01mol/l、0.03mol/l、0.04mol/l、0.06mol/l、0.08mol/l、0.1mol/l中的任意值或上述任意两点间的任意范围值。
31、可选地，所述钼酸盐与所述非钼盐的过渡金属盐的摩尔比为12:1～1:20。
32、可选地，所述钼酸盐与所述非钼盐的过渡金属盐的摩尔比独立地选自12：1、10：1、8：1、6：1、4:1、1:1、1:3、1:4、1：8、1：12、1：16、1：20中的任意值或上述任意两点间的任意范围值。
33、可选地，所述水热反应的温度为120～180℃；所述水热反应的时间为0.5～24h。
34、可选地，所述水热反应的温度独立地选自120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、18℃中的任意值或上述任意两点间的任意范围值。
35、可选地，所述水热反应的时间独立地选自0.5h、1h、3h、5h、8h、12h、16h、20h、24h中的任意值或上述任意两点间的任意范围值。
36、可选地，所述混合溶液中还包括溶剂，所述溶剂选自水、乙醇中的至少一种。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种稀土元素修饰的含钼催化剂，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的含钼催化剂，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的含钼催化剂，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的含钼催化剂，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的含钼催化剂，其特征在于，
6.一种权利要求1～5任一项所述的稀土元素修饰的含钼催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
8.根据权利6所述的制备方法，其特征在于，
9.根据权利6所述的制备方法，其特征在于，
10.权利要求1～5任一项所述的稀土元素修饰的含钼催化剂在电解水反应中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种稀土元素修饰的含钼催化剂，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的含钼催化剂，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的含钼催化剂，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的含钼催化剂，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的含钼催化剂，其特征在于，
6.一种权利要求1～5任一项...
【专利技术属性】
技术研发人员：李灿，王奥琦，姚婷婷，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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