【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化材料，具体涉及一种原子层沉积电解海水析氧催化剂及其应用。
技术介绍
1、在可持续能源经济中，电催化水分解是一项可形成绿色燃料并用于能源运输和储存的关键技术。但是目前几乎所有的电解水体系都使用淡水作为电解质，这显然加重了淡水资源不足问题。如果直接电解海水，不仅可以生产氢气，而且又会生产高纯度淡水，将同时实现海水净化和产氢的目的。然而，与淡水不同，海水成分非常复杂。在海水中含有大量的阴离子（如cl-，浓度在约0.5 m）会干扰阳极析氧反应（oer）并与之竞争，更会严重腐蚀大部分含有金属元素的催化剂。因此，海水电解的实施还存在很大的挑战性，尤其是对于阳极的析氧反应。对于oer反应贵金属催化剂（如iro2和ruo2）具有很好的催化活性，可有效降低其反应过电位，但由于其丰度低、成本高昂、稳定性差等缺点限制了贵金属催化剂的广泛应用。
2、值得注意的是，丰富、低成本和环保的钴基催化剂具有良好的性质调谐性、热稳定性和便于合成等特点，通过活性中心组成和结构的调控，钴基化合物能够拥有催化析氢、析氧或氧还原等活性，近年来广泛用于将间歇电能转化为化学能的催化反应。此外，有研究发现将催化活性物质限制在纳米反应器内部的反应分子（反应物，中间体和反应产物）和纳米材料（金属/金属氧化物纳米粒子）中相对于其不受限的对应物表现出独特的催化行为和特性。常规手段通过传统的液相方法（包括浸渍，自组装和水热合成等）将催化剂限域在纳米空间中，但这类方法需要额外的步骤来去除多余的杂质，并且壳材料的厚度以及纳米粒子的大小和组成都很难精确调节，因此，
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种原子层沉积电解海水析氧催化剂及其应用。
2、本专利技术的第一个方面提供了一种原子层沉积电解海水析氧催化剂，其制备方法包括以下步骤：
3、步骤s1：将钴盐、氟化铵、尿素溶于溶剂中得到混合溶液；
4、步骤s2：将cc（碳布）加入混合溶液中，超声后水热处理，形成co(oh)f/cc，所述co(oh)f/cc为在cc上生长的co(oh)f针状纳米线阵列；
5、步骤s3：将co(oh)f/cc清洗干燥，经退火处理形成coo/cc衬底，所述coo/cc衬底为串珠状coo纳米结构；
6、步骤s4：交替脉冲mo(co)6前驱体和氧等离子体，在coo/cc衬底上制备ald moo3得到moo3@coo/cc。
7、优选的，步骤s1中，所述钴盐与尿素的摩尔比为0.1-0.8:1。
8、优选的，步骤s2中，所述钴盐包括六水合硝酸钴、四水合乙酸钴、四水合氯化钴、七水合硫酸钴中的一种或多种。
9、优选的，步骤s2中，水热温度为110 ℃-140 ℃，时间为6-12 h。
10、优选的，步骤s3中，退火处理条件为：氩气气氛，温度500-700℃，时间1-3h。
11、优选的，步骤s4中，在100-200℃下交替脉冲mo(co)6前驱体和氧等离子体。
12、本专利技术的第二个方面是提供一种如上所述的原子层沉积电解海水析氧催化剂在碱性条件下电解海水的应用。
13、本专利技术的有益效果如下：
14、1. 本专利技术结合水热法与原子层沉积法在碳布上生长氟-氢氧化钴材料，氢氧化钴呈现的是分布均匀纳米线阵列结构，可以增加电子传输速率以及增加对析氧反应中间体的吸附能力。碳布提供一个三维结构，有利于增加材料的导电性，且水热的方法便于控制材料的形貌。
15、2. 本专利技术的coo是含氧缺陷的，与coo/cc相比，moo3@coo/cc的不成对电子浓度更高，这主要是由于氧等离子体不仅可以作为ald（原子层沉积）制备moo3的共反应物，而且还会在moo3@coo/cc上产生更多的氧缺陷，这也意味着moo3@coo/cc具有更好的催化活性。
16、3. 本专利技术的moo3层有优异的抗氯性能，可以更好的应用在电解海水中。一方面非晶态moo3层间距越小，则有利于半径小的oh-通过，而半径大的cl-则难以通过；另一方面，moo3@coo/cc吸附cl-后相对于coo/cc界面电荷分散，说明moo3@coo/cc催化剂对cl-的活性较低。
17、4. 本专利技术制备工艺简单，操作简便，制氧效率较高，可用于大规模生产。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种原子层沉积电解海水析氧催化剂，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种原子层沉积电解海水析氧催化剂，其特征在于：
3.如权利要求1所述的一种原子层沉积电解海水析氧催化剂，其特征在于：
4.如权利要求1所述的一种原子层沉积电解海水析氧催化剂，其特征在于：步骤S2中，水热温度为110 ℃-140 ℃，时间为6-12 h。
5.如权利要求1所述的一种原子层沉积电解海水析氧催化剂，其特征在于：步骤S3中，退火处理条件为：氩气气氛，温度500-700℃，时间1-3h。
6.如权利要求1所述的一种原子层沉积电解海水析氧催化剂，其特征在于：步骤S4中，在100-200℃下交替脉冲Mo(CO)6前驱体和氧等离子体。
7.如权利要求1-6任一项所述的原子层沉积电解海水析氧催化剂在碱性条件下电解海水的应用。
【技术特征摘要】
1.一种原子层沉积电解海水析氧催化剂，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种原子层沉积电解海水析氧催化剂，其特征在于：
3.如权利要求1所述的一种原子层沉积电解海水析氧催化剂，其特征在于：
4.如权利要求1所述的一种原子层沉积电解海水析氧催化剂，其特征在于：步骤s2中，水热温度为110 ℃-140 ℃，时间为6-12 h。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭大营，关芷希，周玲，陈锡安，金辉乐，王舜，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。