【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，尤其涉及一种双功能电解水催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、氢气是公认的绿色能源载体，而电解水制氢因其可持续、无污染的优势而备受关注。目前，电解水技术主要分为碱性电解水、质子交换膜(pem)电解水、阴离子交换膜(aem)电解水和固体氧化物(soec)电解水。与传统的碱性电解槽相比，质子交换膜(pem)电解槽具有更高的电流密度和产氢纯度。然而，在酸性介质中用于her和oer的高性能催化剂大多局限于贵金属(例如铂(pt)、铱(ir)和钌(ru))，贵金属高昂的成本和有限的储量限制了它们的广泛应用。因此，研制出低贵金属含量且高电解水性能的催化剂对于质子交换膜电解水技术的发展具有重大意义。
2、据报道，碳化钨(wc)是一种储量丰富且价格低廉的催化剂，在酸性介质中较为稳定，同时由于其位于费米能级附近的电子构型，其氢脱附步骤与铂相似，这些特性使得wc成为一种颇有前景的非贵金属电催化剂。但是，理论计算表明，wc与吸附的氢原子强烈结合，虽然有利于h+还原，却阻碍了氢的脱附，其反应动力学缓慢，不利于整体反应的快速发生，限制了其应用和发展。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种双功能电解水催化剂及其制备方法，旨在解决现有催化剂贵金属载量较大、碳化钨与吸附的氢原子结合强、阻碍了氢的脱附、其反应动力学缓慢等问题。
2、为了达到上述目的，一方面，本专利技术实施例提供一种双功能电解水催化剂的制备方法，包括如下步骤：
3、s01、将钨酸盐溶液进行热处
4、s02、将步骤s01的wox粉末和三聚氰胺混合，然后加入氯化铱，得到混合物；将所述混合物加入乙醇中，超声分散后干燥，得到干燥粉末；
5、s03、将步骤s02的干燥粉末进行热处理反应，得到反应物；将所述反应物置于第一酸溶液中，磁力搅拌后离心，取沉淀，洗涤后干燥，得到双功能电解水催化剂。
6、作为优选的实施方式，步骤s01中，
7、所述钨酸盐溶液通过如下方法制备得到：将钨酸盐加入去离子水中，磁力搅拌30min～60min，然后调节其ph值至0.5～3.5，得到钨酸盐溶液；每0.2g所述钨酸盐加入25ml～35ml去离子水。
8、所述钨酸盐优选为钨酸钠。
9、所述磁力搅拌的温度为30℃～80℃。
10、所述ph值的调节通过加入第二酸溶液实现。
11、所述第二酸溶液的浓度为0.1mol/l～6mol/l。
12、所述第二酸溶液为盐酸或硫酸。
13、所述热处理反应的温度为120℃～300℃，所述热处理反应的时间为6h～24h。
14、所述热处理反应在高压反应釜中进行。
15、所述洗涤通过纯水和无水乙醇交替洗涤实现，所述洗涤的次数为3次～10次。
16、所述干燥的温度为40℃～80℃，所述干燥的时间为10h～24h。
17、作为优选的实施方式，步骤s02中，
18、所述三聚氰胺、所述wox粉末与所述氯化铱的质量比为(3～30):(0.5～2):(0.05～0.3)。
19、每克所述混合物加入乙醇20ml～80ml。
20、所述超声分散的时间为60min～120min。
21、所述干燥为旋蒸干燥。
22、所述旋蒸干燥的温度为35℃～80℃，所述旋蒸干燥的时间为2h～6h。
23、作为优选的实施方式，步骤s03中，
24、所述热处理反应在氮气气氛中进行；所述热处理反应在管式炉中进行。
25、所述热处理反应的温度为300℃～900℃，所述热处理反应的时间为2h～6h；所述热处理反应的升温速率为5℃/min。
26、所述第一酸溶液为盐酸、硫酸或高氯酸中的一种。
27、所述第一酸溶液的浓度为0.1mol/l～2mol/l。
28、所述磁力搅拌的时间为30min。
29、所述洗涤通过去离子水洗涤。
30、所述干燥为真空干燥。
31、另一方面，本专利技术实施例还提供由上述制备方法制备得到的双功能电解水催化剂。
32、相对于现有技术，本申请方案具有如下技术效果：
33、本申请以具有良好her性能的非贵金属碳化钨为靶向，通过氮掺杂调节碳化钨与氢原子的结合能，从而可以有效促进her动力学；并且，通过在氮掺杂的碳化钨表面修饰微量铱来优化催化剂的oer性能，在减少贵金属载量的同时，获得具有良好her和oer性能的双功能电解水催化剂。本申请的制备方法简单易行、操作方便、成本较低、制备时间短，易于实现大规模的工业化生产。制备得到的双功能电解水催化剂具有较好的稳定性和寿命，其贵金属载量较小，能够有效提高氢的脱附能力，反应动力学快速。
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1.一种双功能电解水催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的双功能电解水催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S01中，所述钨酸盐溶液通过如下方法制备得到：将钨酸盐加入去离子水中，磁力搅拌30min～60min，然后调节其pH值至0.5～3.5，得到钨酸盐溶液；每0.2g所述钨酸盐加入25mL～35mL去离子水。
3.根据权利要求2所述的双功能电解水催化剂的制备方法，其特征在于，所述钨酸盐为钨酸钠；
4.根据权利要求1所述的双功能电解水催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S01中，所述热处理反应的温度为120℃～300℃，所述热处理反应的时间为6h～24h；
5.根据权利要求1所述的双功能电解水催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S02中，所述三聚氰胺、所述WOx粉末与所述氯化铱的质量比为(3～30):(0.5～2):(0.05～0.3)。
6.根据权利要求5所述的双功能电解水催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S02中，每克所述混合物加入乙醇20mL～80mL。
7.根据权利要求1所述的
8.根据权利要求1所述的双功能电解水催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S03中，
9.根据权利要求8所述的双功能电解水催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S03中，所述热处理反应的温度为300℃～900℃，所述热处理反应的时间为2h～6h；所述热处理反应的升温速率为5℃/min；
10.一种双功能电解水催化剂，其特征在于，所述双功能电解水催化剂由权利要求1至9任一项所述的制备方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种双功能电解水催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的双功能电解水催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s01中，所述钨酸盐溶液通过如下方法制备得到：将钨酸盐加入去离子水中，磁力搅拌30min～60min，然后调节其ph值至0.5～3.5，得到钨酸盐溶液；每0.2g所述钨酸盐加入25ml～35ml去离子水。
3.根据权利要求2所述的双功能电解水催化剂的制备方法，其特征在于，所述钨酸盐为钨酸钠；
4.根据权利要求1所述的双功能电解水催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s01中，所述热处理反应的温度为120℃～300℃，所述热处理反应的时间为6h～24h；
5.根据权利要求1所述的双功能电解水催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s02中，所述三聚氰胺、所述wox粉末与所述氯化铱的质...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟聪慧，张震，
申请(专利权)人：深圳市雄韬电源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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