一种稀土元素调控MnCo2O4.5析氧自支撑电极及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种稀土元素调控MnCo2O4.5析氧自支撑电极及其应用；采用纳米阵列生长法结合热处理两步法在导电基底上直接生长稀土元素调控MnCo2O4.5纳米阵列结构。纳米阵列生长法能够实现高比表面积和良好电子传输性能的催化剂制备，避免了粘结剂使用，显著提升电荷传输效率，增强催化剂与基底的结合力。通过向MnCo2O4.5中引入具有较小磁矩的稀土阳离子调控Co的电子自旋态，诱导电荷重新分布，优化对氧基物种吸附/脱附能力，降低反应能垒。纳米阵列结构提供丰富的活性位点和快速传质通道，稀土掺杂协同提升材料本征活性和结构稳定性。本发明专利技术提供的制备工艺环境友好，具有更高灵活性和可控性，能够满足不同应用场景需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电催化领域，涉及一种稀土元素调控mnco2o4.5析氧自支撑电极，尤其涉及一种磁矩-自旋态耦合效应实现电子结构深层优化的稀土元素调控mnco2o4.5析氧自支撑电极及其应用。

技术介绍

1、随着工业化和城市化进程的加速，化石燃料的大量使用导致了严重的环境污染和能源枯竭的问题。开发清洁和可再生能源成为当务之急。在追求可持续能源解决方案的过程中，水电解与可再生能源的集成成为一种实现零排放的关键战略。这种集成解决了太阳能和风能的间歇性挑战，同时促进了绿色氢气的生产，这对于燃料电池汽车的发展和工业化进程具有重要意义。质子交换膜(pem)电解槽以其高能量转换效率、生成高纯气体的能力以及紧凑的设计而著称。然而，pem电解槽的大规模应用受到其依赖昂贵的铂族金属催化剂的阻碍。尽管有报道称非贵金属基催化剂可以作为酸性oer催化剂的替代品，但由于这些催化剂在酸性环境下反应容易溶解和腐蚀，其长期耐用性差，极大限制了实际应用。因此，开发一种高效且稳定的非贵金属酸性氧还原催化剂变得既必要又具有挑战性。

2、近年来，过渡金属氧化物(如尖晶石co3o4及其衍生本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种稀土元素调控MnCo2O4.5析氧自支撑电极，其特征在于，所述稀土元素调控的MnCo2O4.5通过纳米阵列生长法结合热处理生长在经过预处理的导电基底上。

2.根据权利要求1所述的稀土元素调控MnCo2O4.5析氧自支撑电极，其特征在于，所述纳米阵列生长法包括电化学沉积法；以含钴、锰和稀土金属离子的前驱体溶液为电沉积液，在预处理的导电基底上电化学沉积生长稀土元素调控的MnCo2O4.5前驱体；所述前驱体经过退火热处理、冷却后，即得具有稀土元素调控MnCo2O4.5纳米阵列结构的析氧自支撑电极。

3.根据权利要求2所述的稀土元素调控MnCo2O4.5析氧自支撑...

【技术特征摘要】

1.一种稀土元素调控mnco2o4.5析氧自支撑电极，其特征在于，所述稀土元素调控的mnco2o4.5通过纳米阵列生长法结合热处理生长在经过预处理的导电基底上。

2.根据权利要求1所述的稀土元素调控mnco2o4.5析氧自支撑电极，其特征在于，所述纳米阵列生长法包括电化学沉积法；以含钴、锰和稀土金属离子的前驱体溶液为电沉积液，在预处理的导电基底上电化学沉积生长稀土元素调控的mnco2o4.5前驱体；所述前驱体经过退火热处理、冷却后，即得具有稀土元素调控mnco2o4.5纳米阵列结构的析氧自支撑电极。

3.根据权利要求2所述的稀土元素调控mnco2o4.5析氧自支撑电极，其特征在于，所述电化学沉积包括脉冲电沉积；所述脉冲电沉积的参数为：外加电源的工作电压为-1.5～-1.1vvs ag/agcl，占空比为20％～50％，频率为50～500hz，沉积时间为5～15min。

4.根据权利要求2所述的稀土元素调控mnco2o4.5析氧自支撑电极，其特征在于，所述退火热处理是在空气气氛中进行，以1～5℃/min的升温速率升温至200～350℃，保温处理3～12h。

【专利技术属性】
技术研发人员：彭生杰，李林林，杨娟，赵晟，邓力鸣，邢耕宇，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：