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一种碳包覆异质结析氢非贵金属电催化剂及其制备方法技术

技术编号:41147877 阅读:41 留言:0更新日期:2024-04-30 18:15
本发明专利技术公开了一种碳包覆异质结析氢非贵金属电催化剂,由纳米棒、含氮石墨碳碳层和载体组成,所述含氮石墨碳碳层包裹住所述纳米棒,所述纳米棒以阵列形式均匀的负载在载体上,所述纳米棒中均匀分布着过渡金属‑过渡金属碳化物异质结活性相;以及催化剂的制备方法和应用。本发明专利技术通过碳化反应生成金属及金属碳化物活性相,金属和金属碳化物形成异质结,共同构筑催化活性位;催化剂外层有碳化反应生成的含氮石墨碳层以及金属相,有助于提高催化活性材料的导电性;此外,碳层的形成,能有效地阻止有毒物质污染催化剂,进一步优化催化剂的活性和稳定性。从而实现同时优化本征活性、导电性和稳定性三方面要素。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于能源催化转化材料,具体涉及一种碳包覆异质结析氢非贵金属电催化剂及其制备方法


技术介绍

1、氢是一种清洁、高效的二次能源载体,推动绿色氢能产业的发展有望解决日趋严峻的能源短缺和环境污染问题,助力我国推进“双碳”目标。发展绿色氢能产业化应用需构建包括制氢、储氢、氢燃料电池等环节的完整氢能产业链,其中制氢产业是这些产业中的源头,具有举足轻重的作用。在现有制氢方式中,电解水因其高能量转换效率、极高的环境友好性而受到广泛关注。电化学分解水是利用析氢反应(her)和析氧反应(oer)两个半反应分别生产氢气(h2)和氧气(o2)。但是在实际应用中,电化学分解水制氢依赖于高效的催化剂来加快反应进程,提高反应效率。所以,推动电解水制氢的关键基础之一是发展高能效的电解水制氢催化剂。

2、对于析氢反应来说,贵金属铂(pt)具有优异电催化活性,目前是被公认为最佳的析氢催化剂,但因pt资源稀缺和成本高昂而难以得到规模化应用。为了开发高活性、高耐久性和低成本的析氢过渡金属催化剂,研究人员做出了许多努力。据文献报道,研究人员开发了各种类型的催化剂,如过渡金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种碳包覆异质结析氢非贵金属电催化剂,其特征在于:由纳米棒、含氮石墨碳碳层和载体组成,所述含氮石墨碳碳层包裹住所述纳米棒,所述纳米棒以阵列形式均匀的负载在载体上,所述纳米棒中均匀分布着过渡金属-过渡金属碳化物异质结活性相。

2.根据权利要求1所述碳包覆异质结析氢非贵金属电催化剂,其特征在于:所述的载体为泡沫镍、泡沫铜、过渡金属网、亲水碳纸或多孔碳材料中的一种。

3.一种如权利要求1或2所述碳包覆异质结析氢非贵金属电催化剂的制备方法,其特征在于,包含以下操作步骤:

4.根据权利要求3所述碳包覆异质结析氢非贵金属电催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(1...

【技术特征摘要】

1.一种碳包覆异质结析氢非贵金属电催化剂,其特征在于:由纳米棒、含氮石墨碳碳层和载体组成,所述含氮石墨碳碳层包裹住所述纳米棒,所述纳米棒以阵列形式均匀的负载在载体上,所述纳米棒中均匀分布着过渡金属-过渡金属碳化物异质结活性相。

2.根据权利要求1所述碳包覆异质结析氢非贵金属电催化剂,其特征在于:所述的载体为泡沫镍、泡沫铜、过渡金属网、亲水碳纸或多孔碳材料中的一种。

3.一种如权利要求1或2所述碳包覆异质结析氢非贵金属电催化剂的制备方法,其特征在于,包含以下操作步骤:

4.根据权利要求3所述碳包覆异质结析氢非贵金属电催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述双过渡金属盐的水溶液为两种不同的过渡金属盐溶于水所得;所述两种不同的过渡金属盐分别为过渡金属盐ⅰ和过渡金属盐ⅱ;其中,所述的过渡金属盐ⅰ为过渡金属的卤化物、硝酸盐、硫酸盐、氨基磺酸盐、醋酸盐或过渡金属的含氧或不含氧酸盐中的一种,所述过渡金属盐ⅱ为酸根的过渡金属盐;所述过渡金属为fe、co、ni、w、cr、v、mo或mn中的至少一种。

5.根据权利要求4所述碳包覆异质结析氢...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈政君谭承福董丽辉李斌范闽光
申请(专利权)人:广西大学
类型:发明
国别省市:

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