【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解水制氢，尤其涉及一种兼具光热转换性能的电解水催化剂和制备方法及应用。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、以太阳能为代表的可再生能源存在能量空间与时间不匹配的矛盾，电解水制氢储能为太阳能的转化和利用提供了一条前景广阔的途径，但是较高的能量损失和缓慢的反应动力学严重阻碍了电解水制氢的广泛应用。为了解决这一问题，人们投入了大量精力来研制催化剂，以降低反应过电位，加速水分解反应。传统电解水催化剂以贵金属为主，贵金属昂贵的价格极大限制了电解水制氢的商业化推广。为了解决传统催化剂成本高的问题，人们对铁、钴、镍等非贵金属投入了大量研究。但是，非贵金属催化剂的整体能量转换效率还不能满足实际应用需求。因此，迫切需要新的策略来进一步提高非贵金属催化剂的电催化性能。
3、碳材料具有比表面积大、导电性高的优点，可以针对性地弥补非贵金属易团聚、导电性差的不足。但是石墨烯、碳纳米管等碳材料的制备过程中，往往以化石燃料作为前驱体，且制备条件苛刻、环境污染大。
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兼具光热转换性能的电解水催化剂和制备方法及应用，利用生物质废弃物制备多孔碳负载的非贵金属电解水催化剂，利用光热转化性能提高电解水催化性能，且具有“零碳”排放的优点。
2、为了实现上述目的，本专利技术
3、第一方面，一种兼具光热转换性能的电解水催化剂的制备方法，步骤包括：
4、s1、将质量比为1：(0.5～1.5)的木质素和碱式碳酸锌混合研磨后，在惰性气氛中，在800～1000℃下热解，冷却后研磨，获得第一产物；
5、s2、将第一产物酸洗后，用水冲洗至中性后进行干燥，研磨后获得木质素多孔碳lpc；
6、s3、将木质素多孔碳以5～10mg/ml的添加量，添加至浓度为2～4mg/ml的硝酸钴溶液中，搅拌设定时间后，干燥并研磨，获得第二产物；
7、s4、将第二产物在300～400℃下热解，冷却后研磨，获得co3o4-lpc粉末，即为兼具光热转换性能的电解水催化剂。
8、可选的，s1中，惰性气氛选为氮气、氩气或氦气中的一种，气体流速为50～100ml/min。
9、可选的，s1中，热解过程的升温速率为5～10℃/min，到达设定最高温度后保温1～3h。
10、可选的，s2中，酸洗液采用浓度为0.5～1.5mo l/l的盐酸或硫酸，第一产物与酸的质量比为1：(15～30)，酸洗过程中静置时间为15～30min。
11、可选的，s2中，干燥温度为80～150℃，干燥时间为10h以上。
12、可选的，s3中，硝酸钴溶液的溶剂为水或者乙醇。
13、可选的，s3中，搅拌温度为20～30℃，搅拌时间为1h以上；干燥温度为20～70℃，干燥时间为20h以上。
14、可选的，s4中，热解在空气氛围中进行，空气流速为30-60ml/min。
15、可选的，s4中，热解过程中，升温速率为2～5℃/min，到达设定最高温度后，保温0.5～1.5h。
16、可选的，s4中，研磨至80～120目。
17、第二方面，上述兼具光热转换性能的电解水催化剂的制备方法制备获得的兼具光热转换性能的电解水催化剂。
18、第三方面，上述兼具光热转换性能的电解水催化剂的制备方法和/或上述兼具光热转换性能的电解水催化剂在电解水中的应用，所用电极上负载有兼具光热转换性能的电解水催化剂；电解水过程中，兼具光热转换性能的电解水催化剂经受阳光照射。
19、可选的，所述应用包括：在电解水制氢中的应用。
20、本专利技术的有益效果如下：
21、1.本专利技术以碱式碳酸锌作为开孔剂，与木质素制备获得的木质素多孔碳lpc作为基体，具有丰富的孔隙结构，可以使太阳光在催化剂孔结构腔体中多次反射，加之碳材料可以吸收大部分太阳光，能够利用π-π*弛豫效应引起的晶格热振动将太阳能高效地转换为热能。这使催化剂具有优异的光热转化效率，在电解水过程中使催化剂温度显著升高，由于电催化剂表面的局部高温能够促进电催化反应的热力学和动力学进程，从而大幅提高催化活性。
22、2.本专利技术通过简单的处理即可实现木质素这一生物质废弃物的高值化利用，生物质具有储量丰富，“零碳”排放的优点。且无贵金属掺杂，成本低，能够降低催化剂成本、提高太阳能利用率，在可再生能源的发展方面具有很大意义。
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1.一种兼具光热转换性能的电解水催化剂的制备方法，其特征在于，步骤包括：
2.如权利要求1所述的兼具光热转换性能的电解水催化剂的制备方法，其特征在于，S1中，惰性气氛选为氮气、氩气或氦气中的一种，气体流速为50～100mL/min；
3.如权利要求1所述的兼具光热转换性能的电解水催化剂的制备方法，其特征在于，S2中，酸洗液采用浓度为0.5～1.5mol/L的盐酸或硫酸，第一产物与酸的质量比为1：15～1：30，酸洗过程中静置时间为15～30min；
4.如权利要求1所述的兼具光热转换性能的电解水催化剂的制备方法，其特征在于，S3中，硝酸钴溶液的溶剂为水或者乙醇。
5.如权利要求1所述的兼具光热转换性能的电解水催化剂的制备方法，其特征在于，S3中，搅拌温度为20～30℃，搅拌时间为1h以上；干燥温度为20～70℃，干燥时间为20h以上。
6.如权利要求1所述的兼具光热转换性能的电解水催化剂的制备方法，其特征在于，S4中，热解在空气氛围中进行，空气流速为30-60mL/min；
7.如权利要求1所述的兼具光热转换
8.一种如权利要求1-7任一所述的兼具光热转换性能的电解水催化剂的制备方法制备获得的兼具光热转换性能的电解水催化剂。
9.一种如权利要求1-7任一所述的兼具光热转换性能的电解水催化剂的制备方法和/或如权利要求8所述的兼具光热转换性能的电解水催化剂在电解水中的应用，其特征在于，所用电极上负载有所述兼具光热转换性能的电解水催化剂；电解水过程中，兼具光热转换性能的电解水催化剂经受阳光照射。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用包括：在电解水制氢中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种兼具光热转换性能的电解水催化剂的制备方法，其特征在于，步骤包括：
2.如权利要求1所述的兼具光热转换性能的电解水催化剂的制备方法，其特征在于，s1中，惰性气氛选为氮气、氩气或氦气中的一种，气体流速为50～100ml/min；
3.如权利要求1所述的兼具光热转换性能的电解水催化剂的制备方法，其特征在于，s2中，酸洗液采用浓度为0.5～1.5mol/l的盐酸或硫酸，第一产物与酸的质量比为1：15～1：30，酸洗过程中静置时间为15～30min；
4.如权利要求1所述的兼具光热转换性能的电解水催化剂的制备方法，其特征在于，s3中，硝酸钴溶液的溶剂为水或者乙醇。
5.如权利要求1所述的兼具光热转换性能的电解水催化剂的制备方法，其特征在于，s3中，搅拌温度为20～30℃，搅拌时间为1h以上；干燥温度为20～70℃，干燥时间为20h...
【专利技术属性】
技术研发人员：李国宁，刘法明，李辉，恩宗德莱洛·宾格瓦，肖强强，李诗杰，张林华，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：
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