一种铌离子掺杂的水滑石纳米材料及其制备与电催化碱性水析氧的方法技术

技术编号:45837255 阅读:7 留言:0更新日期:2025-07-15 22:43
本发明专利技术属于无机先进纳米材料技术领域,具体涉及一种铌离子掺杂的水滑石纳米材料及其制备与电催化碱性水析氧的方法。所述铌离子掺杂的水滑石纳米材料包含:导电基底、生长在所述导电基底表面的水滑石纳米材料和掺杂在所述水滑石纳米材料晶格中的铌离子。本发明专利技术首次应用铌离子掺杂水滑石材料作为电催化碱性水反应的阳极催化剂,由于铌原子能吸引镍原子周围的电子,促使镍原子在反应后处于一个更高的能量态,提升碱性水析氧反应的活性,同时铌的掺杂能使水滑石材料在析氧反应过程中更早更快的重构,提高析氧反应的发生速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机先进纳米材料,具体涉及一种铌离子掺杂的水滑石纳米材料及其制备与电催化碱性水析氧的方法


技术介绍

1、氢能作为高效清洁的二次能源,是推动能源结构绿色转型、实现碳中和目标的核心路径之一。电解水制氢技术因其零碳排放特性成为当前研究热点,其中碱性电解水技术凭借成熟可靠、成本可控等优势,已逐步实现规模化应用。然而,制约其进一步发展的核心瓶颈在于阳极析氧反应(oer)动力学缓慢、过电位高,导致整体能量转化效率偏低。因此,提升阳极催化剂的活性与稳定性是突破技术壁垒、降低制氢成本的关键。

2、传统碱性电解体系通常采用贵金属基(如iro2、ruo2)催化剂以加速oer过程,但贵金属资源稀缺、成本高昂,且在高电流密度下易发生活性组分溶解或结构坍塌,难以满足规模化制氢的长期稳定性需求。此外,常规催化剂的活性位点暴露不足、电子传输路径受限,导致反应界面利用率低,进一步加剧了能量损耗。近年来,非贵金属催化剂(如过渡金属氧化物、氢氧化物)虽展现出潜力,但其本征活性不足等问题仍阻碍实际应用。因此应开发一种高效且稳定的析氧反应催化剂用于电解碱性水制氢。...

【技术保护点】

1.一种铌离子掺杂的水滑石纳米材料,其特征在于,所述铌离子掺杂的水滑石纳米材料包含:导电基底、生长或涂覆在所述导电基底表面的水滑石纳米材料和掺杂在所述水滑石纳米材料晶格中的铌离子。

2.根据权利要求1所述的水滑石纳米材料,其特征在于,所述铌离子的摩尔分数为0.1%-60%,以所述水滑石纳米材料中金属总摩尔数为基准。

3.一种权利要求1所述的铌离子掺杂的水滑石纳米材料的制备方法,其特征在于,所述铌离子掺杂的水滑石纳米材料的合成方法选自:水热反应法、电沉积法或共沉淀法中的一种,具体的:

4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述铌盐为:水溶性五价铌...

【技术特征摘要】

1.一种铌离子掺杂的水滑石纳米材料,其特征在于,所述铌离子掺杂的水滑石纳米材料包含:导电基底、生长或涂覆在所述导电基底表面的水滑石纳米材料和掺杂在所述水滑石纳米材料晶格中的铌离子。

2.根据权利要求1所述的水滑石纳米材料,其特征在于,所述铌离子的摩尔分数为0.1%-60%,以所述水滑石纳米材料中金属总摩尔数为基准。

3.一种权利要求1所述的铌离子掺杂的水滑石纳米材料的制备方法,其特征在于,所述铌离子掺杂的水滑石纳米材料的合成方法选自:水热反应法、电沉积法或共沉淀法中的一种,具体的:

4.根据权利要求3所述的制备方法,...

【专利技术属性】
技术研发人员:常铮丁博宇孙晓明周道金
申请(专利权)人:北京化工大学
类型:发明
国别省市:

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