CN107881530A - 一种制备多孔过渡金属电解水催化剂的方法 - Google Patents

一种制备多孔过渡金属电解水催化剂的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107881530A
CN107881530A CN201711089068.1A CN201711089068A CN107881530A CN 107881530 A CN107881530 A CN 107881530A CN 201711089068 A CN201711089068 A CN 201711089068A CN 107881530 A CN107881530 A CN 107881530A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tween
transition metal
electrolysis water
water catalyst
porous transition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711089068.1A
Other languages
English (en)
Inventor
刘长海
王可
陈智栋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou University
Original Assignee
Changzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou University filed Critical Changzhou University
Priority to CN201711089068.1A priority Critical patent/CN107881530A/zh
Publication of CN107881530A publication Critical patent/CN107881530A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多孔过渡金属电解水催化剂的方法。该方法采用碱液使硝酸钴‑硝酸镍混合盐沉淀，Tween乳化剂作为碳载体的模板剂。经过离心和热处理，得到多孔过渡金属电解水催化剂，该催化剂具有较高的电催化解水性能，且该方法制备简单，生产成本低，易于操作，便与大规模生产。

Description

一种制备多孔过渡金属电解水催化剂的方法
技术领域
本发明属于电解水技术领域，特别涉及一种多孔过渡金属电解水催化剂的方法。
背景技术
随着世界人口数量急剧增长，对能源的消耗以及对环境的压力日益增加，与此同时，对化石燃料的强烈依赖已使我们的经济易受影响，过度使用化石燃料也会加重空气污染和全球变暖，而氢能具有燃烧值高，燃烧产物无污染的优点。电解水是生产氢气和氧气的有效途径，传统贵金属催化剂(如Pt、Ir、Ru等)价格昂贵、产量稀少，而过渡金属(如Fe、Co、Ni、Cu等)产量丰富、价格低廉，成为研究的热点。
Co、Ni元素是地球丰富的非贵金属的元素，价格低廉，在碱性溶液中抗腐蚀能力较强，相对于其他元素具有较高的OER活性，因此工业上应用其作为阳极电极。镍、钴的催化剂主要有氧化物、氢氧化物、LDH和MOF。最受关注的非贵金属HER催化剂包括过渡金属碳化物和非贵金属合金。然而这些催化剂表现出了差的HER活性。形貌和催化剂的导电性是影响HER活性的两大关键因素。因此如何调控或制备具有较大比表面积的催化剂成为急需解决的问题，You Xu等人使用阴离子交换的方法合成了FeP纳米片在酸性条件下是很好的HER催化剂，但是这种方法不能适当的控制化合物的纳米结构和形貌以进一步提高催化剂的效率。XuPing Sun等人报道了一种两部合成法的生长在钛片上的Ni2P纳米粒，在酸性溶液中作为完整的析氢电极有卓越的催化剂活性和近乎100％的法拉第效应。而Jin Jiang等人报道一种新的方法用次磷酸钠磷化MOF的方法制备磷化物，成功的制备了Ni2P，为磷化物的发展提供了新的思路。
但是上述的催化剂合成的工艺条件比较复杂，因此，需要寻找一种简单易操作的方法来提高电解水催化剂的电催化性能。
发明内容
本发明目的在于提供一种制备多孔过渡金属电解水催化剂的方法，提高作为电解水催化剂的电性能。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
采用高温氧化的方法，使被碱液沉淀的钴盐和镍盐氧化，提高其电催化性能，包括以下步骤：
步骤1)将Tween乳化剂加入氢氧化钠溶液中，在恒温加热的条件下不断搅拌。
步骤2)将不同比例的硝酸钴和硝酸镍溶液混合，缓慢滴加进有Tween乳化剂的碱液中，并不断搅拌。
步骤3)将沉淀收集并离心干燥，在空气中退火一段时间后，得到多孔过渡金属电解水催化剂。
进一步地，所述Tween乳化剂为Tween-20，Tween-40，Tween-60，Tween-65，Tween-80和Tween-85的一种或多种混合物。
进一步的，所述的氢氧化钾溶液的浓度为0.5-5mol/L。
进一步的，所述的硝酸钴溶液的浓度为0.5-5mol/L，硝酸镍溶液的浓度为0.5-5mol/L。
进一步的，所述的退火温度为200-500℃。
进一步的，所述的退火时间为2-5h。
与现有技术相比，本发明的效果及优点是：
(1)由高温氧化的方法得到了由过渡金属组成的电催化剂，较高提高电催化的性能，操作简便；
(2)高温氧化的设备简单，较易达到工业化生产的规模和要求；
(3)高温氧化的方法保证了催化剂能够长期稳定保存。
由上述优点可见，本发明对提高作为电解水催化剂的电催化性能有重要意义。
附图说明
图1实施例1中，过渡金属电催化剂的扫描电镜图。
图2事实例1中，过渡金属电催化剂的电解水性能图。
具体实施方式
以下通过具体实施例结合附图详细说明本发明的技术及特点，但这些实施例并非用以限定本发明的保护范围。
采用高温氧化的方法，使被碱液沉淀的钴盐和镍盐氧化，提高其电催化性能，包括以下步骤：
步骤1)将Tween-85加入氢氧化钠溶液中，在恒温加热的条件下不断搅拌。
步骤2)将不同比例的硝酸钴和硝酸镍溶液混合，缓慢滴加进有Tween-85的碱液中，并不断搅拌。
步骤3)将沉淀收集并离心干燥，在空气中退火一段时间后，得到多孔Co-Ni电解水催化剂。
进一步的，所述的氢氧化钾溶液的浓度为0.5mol/L。
进一步的，所述的硝酸钴溶液的浓度为0.5mol/L，硝酸镍溶液的浓度为0.5-5mol/L。
进一步的，所述的退火温度为300℃。
进一步的，所述的退火时间为2h。

Claims (6)

1.一种制备多孔过渡金属电解水催化剂的方法，其特征在于，采用高温氧化的方法，使被碱液沉淀的钴盐和镍盐氧化，提高其电催化性能，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)将Tween乳化剂加入氢氧化钠溶液中，在恒温加热的条件下不断搅拌。
步骤2)将不同比例的硝酸钴和硝酸镍溶液混合，缓慢滴加进有Tween-85的碱液中，并不断搅拌。
步骤3)将沉淀收集并离心干燥，在空气中退火一段时间后，得到多孔过渡金属电解水催化剂。
2.如权利要求1所述的Tween乳化剂为聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯，其特征在于：为Tween-20，Tween-40，Tween-60，Tween-65，Tween-80和Tween-85的一种或多种混合物。
3.如权利要求1所述的多孔过渡金属电解水催化剂的方法，其特征在于：氢氧化钠的浓度为0.5-5mol/L。
4.如权利要求1所述的多孔过渡金属电解水催化剂的方法，其特征在于：硝酸钴溶液的浓度为0.5-5mol/L，硝酸镍溶液的浓度为0.5-5mol/L。
5.如权利要求1所述的多孔过渡金属电解水催化剂的方法，其特征在于：退火的温度为200-500℃。
6.如权利要求1所述的多孔过渡金属电解水催化剂的方法，其特征在于：退火的时间为1-4h。
CN201711089068.1A 2017-11-08 2017-11-08 一种制备多孔过渡金属电解水催化剂的方法 Pending CN107881530A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711089068.1A CN107881530A (zh) 2017-11-08 2017-11-08 一种制备多孔过渡金属电解水催化剂的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711089068.1A CN107881530A (zh) 2017-11-08 2017-11-08 一种制备多孔过渡金属电解水催化剂的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107881530A true CN107881530A (zh) 2018-04-06

Family

ID=61779360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711089068.1A Pending CN107881530A (zh) 2017-11-08 2017-11-08 一种制备多孔过渡金属电解水催化剂的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107881530A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114164440A (zh) * 2021-12-23 2022-03-11 南京大学 一种用于强酸性条件下电解水的含锑氧化物催化剂的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040022710A1 (en) * 2002-06-05 2004-02-05 Universite Laval Mesoporous mixed oxide materials as a new class of SO2 resistant catalysts for hydrocarbon oxidation
CN101428348A (zh) * 2008-07-29 2009-05-13 张建玲 一种水热处理制备球形超细金属粉末的工艺方法
CN102468478A (zh) * 2010-11-17 2012-05-23 中国科学院大连化学物理研究所 纳米级复合金属氧化物八面体的制备方法
CN104275204A (zh) * 2014-09-15 2015-01-14 河南科技大学 用于氨硼烷水解释氢的负载型催化剂及其制备方法
US20160289073A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 Council Of Scientific & Industrial Research NANO Ni-Zr OXIDE CATALYST FOR ACTIVATION OF METHANE BY TRI-REFORMING AND A PROCESS FOR THE PREPARATION THEREOF

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040022710A1 (en) * 2002-06-05 2004-02-05 Universite Laval Mesoporous mixed oxide materials as a new class of SO2 resistant catalysts for hydrocarbon oxidation
CN101428348A (zh) * 2008-07-29 2009-05-13 张建玲 一种水热处理制备球形超细金属粉末的工艺方法
CN102468478A (zh) * 2010-11-17 2012-05-23 中国科学院大连化学物理研究所 纳米级复合金属氧化物八面体的制备方法
CN104275204A (zh) * 2014-09-15 2015-01-14 河南科技大学 用于氨硼烷水解释氢的负载型催化剂及其制备方法
US20160289073A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 Council Of Scientific & Industrial Research NANO Ni-Zr OXIDE CATALYST FOR ACTIVATION OF METHANE BY TRI-REFORMING AND A PROCESS FOR THE PREPARATION THEREOF

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周侠 等: "双轮状组装体镍钴氢氧化物的制备及催化性能研究", 《宿州学院学报》 *
王微: ""NiCo2O4析氧催化剂的共沉淀制备及其掺杂改性"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *
蒋丰兴: "碱性水电解活性阳极材料的制备与电化学性能的研究", 《中国硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 *
赵强: "NiC02 04 的合成及其阳极电解水性能的研究", 《太原理工大学学报》 *
陈敏 等: "制备因素对 Ni-Co-O复合氧化物结构及氧化活性的影响", 《化学研究与应用》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114164440A (zh) * 2021-12-23 2022-03-11 南京大学 一种用于强酸性条件下电解水的含锑氧化物催化剂的制备方法
CN114164440B (zh) * 2021-12-23 2023-12-12 南京大学 一种用于强酸性条件下电解水的含锑氧化物催化剂的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107362818B (zh) 氮磷双掺杂碳包覆过渡金属二磷化物析氢催化剂及制备方法
Lv et al. Nonprecious metal phosphides as catalysts for hydrogen evolution, oxygen reduction and evolution reactions
CN105826574B (zh) 氮掺杂石墨烯/钴铁类水滑石双功能氧催化剂及其制备方法和应用
CN109248703B (zh) 一种负载Ni3Fe的氮掺杂碳纳米复合材料的制备方法及其所得材料和应用
CN108636428B (zh) 一种金属碲化物作为双功能电解水催化剂的制备方法
CN109569683A (zh) 一种氮磷共掺杂的多孔碳片/过渡金属磷化物复合材料的制备方法及应用
CN107321368B (zh) 一种Au原子修饰的CoSe2纳米带及其制备方法和应用
Wan et al. Boosting nitrate electroreduction to ammonia on NbO x via constructing oxygen vacancies
CN109267089B (zh) 一种纳米森林状的V掺杂的Ni3S2/NF自支撑电极及其制备方法
CN109364963A (zh) 一种钌-磷共改性镍复合催化剂及其制备方法
CN112044461A (zh) 一种木质素基双金属功能化碳材料及其制备方法和应用
CN110064406B (zh) 一种碱性溶液析氢电催化剂V2O3-NiPt及其制备方法和应用
CN110681402B (zh) 一种碳纸负载的Fe-NiCoP异质结构及其制备方法和应用
CN112899723B (zh) 金属有机框架衍生的铁镍金属硫化物催化剂及制备与应用
CN114075676B (zh) 一种四元高熵合金纳米材料、制备方法及其应用
CN110681404A (zh) 一种用于电解水阴极析氢反应的片状碳化钼催化剂及其制备方法和应用
CN109999845A (zh) 一种全铁基析氧催化剂及其制备方法与应用
CN113529107B (zh) 一种银纳米线和钴镍合金复合析氧催化材料及其制备方法
CN107881530A (zh) 一种制备多孔过渡金属电解水催化剂的方法
Du et al. Preparation of hollow nanorod CoxCu2− xSe/CF electrode assembled from nanoparticles and its urea-assisted hydrogen production performance
CN111111678A (zh) 镍铁合金/钼酸铁杂化的纳米材料制备方法及其应用
CN112126951A (zh) 一种析氧反应电催化剂的制备方法
CN112264017B (zh) 一种表面铁镍缺陷层修饰的过渡金属铁镍纳米粉体催化剂
Lu et al. An Fe 3+ induced etching and hydrolysis precipitation strategy affords an Fe–Co hydroxide nanotube array toward hybrid water electrolysis
CN115094476B (zh) 一种Co9S8/Co3S4/Cu2S杂化纳米材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180406