一种高金属性的熵基氧化物催化剂的制备方法及其在酸性电解水制氢中的应用技术

一种高金属性的熵基氧化物催化剂的制备方法及其在酸性电解水制氢中的应用，属于催化领域。以氧化锌为载体，硼氢化钠溶液为还原剂，水浴搅拌条件下，将至少含有Ru、Ir、A的水溶性盐混合均匀并进行水解和还原，随后经过抽滤、洗涤、干燥形成中熵合金黑色粉末，最后在300‑500℃空气气氛下进行快速不完全氧化，随后进行酸洗、抽滤、洗涤、干燥，制备出具备高金属性的熵基氧化物催化剂。所述的催化剂内含有大量的Ir‑Ir金属键或/和Ir‑Ru金属键，占比可达到30％‑40％。金属原子指纹结构与金属‑氧原子配位结构不匹配导致严重晶格畸变，诱导应力应变不平衡分布，促进酸性氧析出反应动力学。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于酸性电解水制氢的能源材料，具体涉及一种高导电的金属性熵基氧化物催化剂的合成方法及其作为高效氧析出催化剂在酸性电解水制氢领域的应用。

技术介绍

1、随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严峻，寻找可再生能源成为当今社会的重要课题。在众多可再生能源技术中，氢能因其清洁、高效、储能密度高等优点而备受关注。水电解制绿氢是一种重要的制氢方法，其中，氧气析出反应(oer)是其关键步骤。然而，由于oer的动力学缓慢，需要高效的催化剂来加速反应速率。目前金属钌(ru)或金属铱(ir)基氧化物是最为适合作为oer的催化剂，特别是基于ru或ir组分的中高熵氧化物(熵基氧化物)，由于独特的结构特征和物理化学性能，如成分鸡尾酒效应、晶格畸变效应等特性，赋予了此类氧化物较高的电催化性能，但导电性能差，严重限制其应用。为了解决此类共性问题，本专利技术提出通过ruir基合金可控热氧化的策略，优化氧化产物的结构和性质，制备高导电的熵基氧化物。在ru或ir组分氧化过程中，ru可在较低温度(约300℃)下氧化成ruo2，氧化过程所需的能量也相对较低，而ir的氧化过程较为复杂本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高金属性的熵基氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，以氧化锌为载体，硼氢化钠(NaBH4)溶液为还原剂，水浴搅拌条件下，将至少含有Ru、Ir、A的多种金属水溶性盐混合均匀前驱体加入并进行水解和还原，随后经过抽滤、洗涤、干燥形成中熵合金黑色粉末，最后在300-500℃优选350℃的空气气氛下进行快速不完全氧化，随后进行酸洗、抽滤、洗涤、干燥，首次制备出具备高金属性的熵基氧化物催化剂；所述的高金属性熵基氧化物催化剂，所述的催化剂内含有大量的Ir-Ir金属键或/和Ir-Ru金属键；催化剂内部存在大量原子级短程有序的金属态原子网络结构，金属原子网络结构与金属-氧原子配位...

【技术特征摘要】

1.一种高金属性的熵基氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，以氧化锌为载体，硼氢化钠(nabh4)溶液为还原剂，水浴搅拌条件下，将至少含有ru、ir、a的多种金属水溶性盐混合均匀前驱体加入并进行水解和还原，随后经过抽滤、洗涤、干燥形成中熵合金黑色粉末，最后在300-500℃优选350℃的空气气氛下进行快速不完全氧化，随后进行酸洗、抽滤、洗涤、干燥，首次制备出具备高金属性的熵基氧化物催化剂；所述的高金属性熵基氧化物催化剂，所述的催化剂内含有大量的ir-ir金属键或/和ir-ru金属键；催化剂内部存在大量原子级短程有序的金属态原子网络结构，金属原子网络结构与金属-氧原子配位结构不匹配导致严重晶格畸变；高金属性的熵基氧化物的导电率达到1.92×10-7ω·m，与石墨导电率基本类似。

2.按照权利要求1所述的一种高金属性的熵基氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，金属键占比可达到30％-40％；所述熵基氧化物催化剂为晶体结构的纳米粒子，晶体结构为稳定的金红石构型氧化物纳米颗粒；粒径约为3-9nm。

3.按照权利要求1所述的一种高金属性的熵基氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

4.按照权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，每20mg氧化锌对应0.05-0.5mmol的总金属盐摩尔量；同时，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘景军，尹观旺，孙艳辉，刘锋，高世鑫，蒋云波，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：