一种铁镍二元析氧反应催化剂的制备方法技术

技术编号：40816520 阅读：9 留言：0更新日期：2024-03-28 19:36

本发明专利技术公开了一种铁镍二元析氧反应催化剂的制备方法，包括如下步骤：1、按照化学式Fe<subgt;a</subgt;Ni<subgt;b</subgt;，式中：7≤a＜10、0＜b≤3、a+b＝10，分别称取Fe(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;3</subgt;·9H<subgt;2</subgt;O和Ni(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;2</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O，按照Fe元素和1,3,5‑苯三甲酸的摩尔比1：2，称取1,3,5‑苯三甲酸；按Fe(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;3</subgt;·9H<subgt;2</subgt;O和无水乙醇的比例0.1mmol：10mL，取无水乙醇；按无水乙醇与乙二醇的体积比3：7，取乙二醇；2、将Fe(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;3</subgt;·9H<subgt;2</subgt;O和1,3,5‑苯三甲酸加入无水乙醇，在75℃～80℃的水浴加热条件下搅拌，得到溶液A；3、将Ni(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;2</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O和乙二醇加入溶液A中，超声分散，然后转移至水热反应釜，在140℃～143℃下，反应28～29h，舍弃上清液，将下层浑浊液离心分离出固体产物；4、将固体产物依次进行洗涤、干燥和研磨，得到粉末状铁镍二元析氧反应催化剂，具有优异的催化活性，提高了析氧反应速率。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电解水制氢，具体涉及一种铁镍二元析氧反应催化剂的制备方法。

技术介绍

1、人类对碳基化石燃料的过度依赖，正在引发严重的能源危机和环境问题，如资源枯竭、气候变化和空气污染等，为了实现碳中和的愿景，来自水电解而不是天然气重整的高品质氢气，可以作为储能介质，存储风力、光伏和水电产生的间歇性电能；而且，氢气具有最高的重量能量密度、低化学复杂性和环境友好性，在可再生能源发电领域，将成为极具发展前景的储能介质。

2、电解水制氢被认为是一种清洁和可持续的制氢方式，反应包括阴极上的析氢反应和阳极上的析氧反应，与两电子转移的析氢反应过程相比，析氧反应由于涉及多步质子耦合为四电子转移反应，反应过程更缓慢，需要用到催化剂，迄今为止，大多数高性能析氧反应催化剂仍然依赖于贵金属催化剂，如ruo2和iro2，但是贵金属催化剂的稀缺性和不稳定性，阻碍了电解水制氢的工业化进程。

3、因此，开发非贵金属、低成本的析氧反应催化剂势在必行。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种铁镍二元析氧反应催化剂的制备方法，以较低的成本制备出了具有高催化活性的铁镍二元析氧反应催化剂，提高了析氧反应速率。

2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：

3、一种铁镍二元析氧反应催化剂的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤1、按照化学式feanib，式中：7≤a＜10、0＜b≤3、a+b＝10，分别称取fe(no3)3·9

5、步骤2、将fe(no3)3·9h2o和1,3,5-苯三甲酸加入无水乙醇，在75℃～80℃的水浴加热条件下，搅拌，得到溶液a；

6、步骤3、将ni(no3)2·6h2o和乙二醇加入溶液a中，超声分散，然后转移至水热反应釜，在140℃～143℃下，反应28～29h，舍弃上清液，收集下层浑浊液进行离心，分离出固体产物；

7、步骤4、将固体产物依次进行洗涤、干燥和研磨，得到粉末状铁镍二元析氧反应催化剂。

8、进一步地，所述步骤2的搅拌是以650～700rpm的转速，磁力搅拌60min。

9、进一步地，所述步骤3的超声分散时间为20min。

10、进一步地，所述步骤3的离心是以8000～8500rpm的转速，离心8～9min。

11、进一步地，所述步骤4的洗涤是采用无水乙醇将固体产物洗涤至少3次。

12、进一步地，所述步骤4的干燥是采用红外烤灯，以50℃～55℃的温度烤干。

13、进一步，所述步骤4的研磨时间为20min。

14、本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：

15、1)本专利技术制备的铁镍二元析氧反应催化剂具有较大的孔隙率，比表面积更大，铁、镍金属催化活性位点可以有效吸附水分子，使水分子活化，同时，1,3,5-苯三甲酸作为有机配体，可以促进电解水反应过程中的电子传递，提高催化剂的电导率，通过金属活性位点和有机配体之间的协同作用，促进了电解水析氧反应的进行，降低反应活化能，提高反应速率，因此，本专利技术制备的催化剂与现有的贵金属催化剂iro2相比，在相同电压下，所获得的电流密度更大，有助于提高电解水过程电能转化效率。

16、2)本专利技术制备的铁镍二元析氧反应催化剂因比表面更大，故能够暴露更多的反应活性位点，降低了析氧反应的能垒，加速了氧气的析出，从而提高了析氧反应速率。

17、3)本专利技术制备铁镍二元析氧反应催化剂的方法具有工艺简单、原料易得和环保的优点，适合规模化生产，能够满足工业化电解槽析氧反应催化剂的需求。

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【技术保护点】

1.一种铁镍二元析氧反应催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的铁镍二元析氧反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2的搅拌是以650～700rpm的转速，磁力搅拌60min。

3.根据权利要求1所述的铁镍二元析氧反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3的超声分散时间为20min。

4.根据权利要求1所述的铁镍二元析氧反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3的离心是以8000～8500rpm的转速，离心8～9min。

5.根据权利要求1所述的铁镍二元析氧反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤4的洗涤是采用无水乙醇将固体产物洗涤至少3次。

6.根据权利要求1所述的铁镍二元析氧反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤4的干燥是采用红外烤灯，以50℃～55℃的温度烤干。

7.根据权利要求1所述的铁镍二元析氧反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤4的研磨时间为20min。

【技术特征摘要】

1.一种铁镍二元析氧反应催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的铁镍二元析氧反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2的搅拌是以650～700rpm的转速，磁力搅拌60min。

3.根据权利要求1所述的铁镍二元析氧反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3的超声分散时间为20min。

4.根据权利要求1所述的铁镍二元析氧反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3的离心是以8...

【专利技术属性】
技术研发人员：李印实，范彬彬，刘志鹏，薛金玲，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：

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