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一种铼纳米粒子负载的碳基复合材料及其制备方法和应用技术

技术编号:41109076 阅读:65 留言:0更新日期:2024-04-25 14:02
本发明专利技术公开一种铼纳米粒子负载的碳基复合材料及其制备方法和应用。以纳米碳材料为导电载体,阳离子型分散剂为媒介,通过静电作用将高铼酸根吸附至碳材料表面,进一步通过冷冻干燥、高温还原,得到铼纳米粒子均匀负载的复合材料。以超细金属铼纳米粒子作为活性中心,该复合材料呈现出了高效的电催化析氢性能。当铼的添加量与碳的质量比为1:1时,具有最优异的催化效果,在10mA/cm2的电流密度下,其过电位可低至140mV,具有较强的实际工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米复合材料制备领域,特别涉及一种铼/碳纳米复合材料的制备方法和其在催化电解水制氢中的应用。


技术介绍

1、随着工业化进程的快速发展,化石燃料的储量急剧降低,其燃烧带来的环境问题日益严重。氢能因其燃烧产物是水而被认为是最清洁的能源。在众多制氢方法中,电解水产氢因装置简单,能耗低而被应用于氢气的大规模生产。贵金属铂是析氢的高性能催化剂,然而其在自然界中储量低、价格昂贵,限制了其实际工业应用。

2、金属铼具有高熔点、高稳定性等优异性能,是航空航天领域的战略金属,但将其单质作为析氢催化剂应用的研究较少。实际上,在金属催化析氢火山图中,铼具有与贵金属铂相近的氢吸附自由能(δgh),理论上具有高效的电催化析氢能力。然而,金属单质铼在实际中并没有表现出卓越的析氢效果,其主要原因是大尺寸的块状铼比表面积小,暴露出的活性位点少,催化析氢效果差。因此,将铼作为电极时,如何提高其催化活性位点数量是一个关键问题。

3、一般来说,将金属单质纳米粒子化,能够大幅提高其比表面积,暴露出更多的活性位点,可以有效解决上述问题。然而,纳米粒子又因其表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种铼纳米粒子负载的碳基复合材料,其特征在于,所述铼纳米粒子负载的碳基复合材料制备方法包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种铼纳米粒子负载的碳基复合材料,其特征在于,步骤1)中,所述阳离子型分散剂为苝酰亚胺类化合物、萘酰亚胺类化合物或季铵盐类表面活性剂的一种或二种以上的混合。

3.根据权利要求2所述的一种铼纳米粒子负载的碳基复合材料,其特征在于,所述阳离子型分散剂为三乙烯四胺功能化的阳离子型苝酰亚胺分散剂。

4.根据权利要求3所述的一种铼纳米粒子负载的碳基复合材料,其特征在于,所述三乙烯四胺功能化的阳离子型苝酰亚胺分散剂的制备方法包括如下步骤...

【技术特征摘要】

1.一种铼纳米粒子负载的碳基复合材料,其特征在于,所述铼纳米粒子负载的碳基复合材料制备方法包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种铼纳米粒子负载的碳基复合材料,其特征在于,步骤1)中,所述阳离子型分散剂为苝酰亚胺类化合物、萘酰亚胺类化合物或季铵盐类表面活性剂的一种或二种以上的混合。

3.根据权利要求2所述的一种铼纳米粒子负载的碳基复合材料,其特征在于,所述阳离子型分散剂为三乙烯四胺功能化的阳离子型苝酰亚胺分散剂。

4.根据权利要求3所述的一种铼纳米粒子负载的碳基复合材料,其特征在于,所述三乙烯四胺功能化的阳离子型苝酰亚胺分散剂的制备方法包括如下步骤:取3,4,9,10-苝四甲酸二酐分散于甲苯溶剂中,加入三乙烯四胺,在120℃下加热回流反应24h,所得产物加入甲酸,搅拌溶解,所得产物用异丙醇沉...

【专利技术属性】
技术研发人员:崔俊硕孙兰兰熊英
申请(专利权)人:辽宁大学
类型:发明
国别省市:

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