CN108452804A - 一种用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法及其产品 - Google Patents
一种用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法及其产品 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108452804A CN108452804A CN201810253546.6A CN201810253546A CN108452804A CN 108452804 A CN108452804 A CN 108452804A CN 201810253546 A CN201810253546 A CN 201810253546A CN 108452804 A CN108452804 A CN 108452804A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cuprous
- shell material
- oxide
- preparation
- core
- 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.)
- Granted
Links
- UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N cobalt(II,III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Co+2].[Co+3].[Co+3] UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 79
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 9
- 150000001868 cobalt Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims abstract description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 64
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 41
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 20
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 17
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 17
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 14
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 11
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 7
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical group [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(I) oxide Inorganic materials [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 33
- KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N cuprous oxide Chemical compound [O-2].[Cu+].[Cu+] KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 33
- 229940112669 cuprous oxide Drugs 0.000 abstract description 33
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract 1
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 19
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 16
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 16
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 16
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 16
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 16
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- -1 compound metal oxide Chemical class 0.000 description 4
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 4
- 206010013786 Dry skin Diseases 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 150000003233 pyrroles Chemical class 0.000 description 3
- HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N pyrrolidin-2-one Chemical compound O=C1CCCN1 HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N cobalt lithium Chemical compound [Li].[Co] CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004153 renaturation Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/75—Cobalt
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/33—Electric or magnetic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/396—Distribution of the active metal ingredient
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
- B01J37/0018—Addition of a binding agent or of material, later completely removed among others as result of heat treatment, leaching or washing,(e.g. forming of pores; protective layer, desintegrating by heat)
-
- 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
-
- 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
-
- 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)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于电催化水解的氧化亚铜‑四氧化三钴核壳材料的制备方法及其产品。其包括，制备氧化亚铜纳米材料：在铜盐溶液中，磁力搅拌下加入碱溶液、表面活性剂、还原剂，进行水热反应，冷却、洗涤、干燥；制备氧化亚铜‑四氧化三钴核壳材料：将所述氧化亚铜纳米材料在磁力搅拌下加入到钴盐溶液中，依次加入碱溶液和表面活性剂，水热反应后，冷却、洗涤、干燥。本发明制备的氧化亚铜‑四氧化三钴核壳材料具有催化活性优异，稳定性和可重复性好的优点。本发明整个操作流程简单，生产成本小，具有良好的经济效益和应用前景。
Description
技术领域
本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法及其产品。
背景技术
四氧化三钴是一种储量丰富的过渡金属氧化物，因其为尖晶石结构，具有优异的催化性能及优良的稳定性，已经在电化学领域有着广泛应用，可以用于合成锂离子电池正极材料钴酸锂。
核壳是用一种纳米材料通过化学键或其他作用力将另一种纳米材料包覆起来形成的纳米结构。核壳结构由于其具有独特的结构特征，整合了内外两种材料的性质，并互相补充各自的不足，从而显著提高了催化效率。因此，具有优异催化活性的四氧化三钴核壳材料受到研究者越来越多的关注。
现有技术制备的四氧化三钴核壳材料为单一的钴的氧化物，而单一的金属氧化物在电催化过程中会由于表面吸附等原因而失活，或造成电催化活性降低，因此需要开发在四氧化三钴催化剂中渗杂复合的金属氧化物的制备工艺。
现有技术中四氧化三钴-氧化铜复合材料的制备方法工艺流程较为复杂，所得材料结构简单。因此，如何开发一种工艺流程简单，成本低，对环境影响小，粒径分布均匀，分散性好的核壳材料成为有待解决的技术问题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。
因此，作为本发明其中一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法，其包括，
制备氧化亚铜纳米材料：在铜盐溶液中，磁力搅拌下加入碱溶液、表面活性剂、还原剂，进行水热反应，冷却、洗涤、干燥，得到氧化亚铜纳米材料；
制备氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料：将所述氧化亚铜纳米材料在磁力搅拌下加入到钴盐溶液中，依次加入碱溶液和表面活性剂，水热反应后，冷却、洗涤、干燥，得到氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料。
作为本发明所述用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法的一种优选方案：所述制备氧化亚铜纳米材料，其中，所述铜盐溶液，浓度为1.0～2.0M，所述铜盐溶液包括硝酸铜；所述碱溶液，浓度为2.5～3.7M，所述碱溶液包括氢氧化钠，所述磁力搅拌下加入碱溶液，加入速率为每秒一滴。
作为本发明所述用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法的一种优选方案：所述制备氧化亚铜纳米材料，其中，所述表面活性剂，浓度为1.0～2.0g/L，所述表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮。
作为本发明所述用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法的一种优选方案：所述制备氧化亚铜纳米材料，其中，所述还原剂，浓度为1.0～2.0M，所述还原剂包括葡萄糖。
作为本发明所述用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法的一种优选方案：所述制备氧化亚铜纳米材料，其中，所述热水解反应，温度为50～80℃，时间为4h；所述洗涤，为用水、乙醇洗涤；所述干燥，温度为60℃，时间为12h，。
作为本发明所述用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法的一种优选方案：所述制备氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料，其中，所述钴盐溶液，浓度为0.2～0.4M，所述钴盐包括硝酸钴。
作为本发明所述用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法的一种优选方案：所述制备氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料，其中，所述碱溶液，浓度为0.25～0.5M，所述碱溶液包括氢氧化钠，所述硝酸钴溶液和氢氧化钠溶液的配比为1：1.25。
作为本发明所述用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法的一种优选方案：所述制备氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料，其中，所述表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮，所述表面活性剂浓度为2～8g/L。
作为本发明所述用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法的一种优选方案：所述制备氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料，其中，所述水热反应，温度为150～160℃，时间为24～36h；所述洗涤，为用水、乙醇洗涤。
作为本发明的另一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料，其中：所述氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料进行电催化水解反应，所得氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料在0.5M硫酸中，在10mA/cm2电流密度时，电位为-600mV～-550mV。
本发明的有益效果：
(1)本发明加入的表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮，能够促进得到规则形貌和均匀尺寸的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料。
(2)本发明制备的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料具有催化活性优异，稳定性和可重复性好的优点。
(3)本发明整个操作流程简单，生产成本小，具有良好的经济效益和应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明提供的氧化亚铜-四氧化三钴核壳结构的制备工艺流程图。
图2为本发明提供的氧化亚铜-四氧化三钴核壳结构的电解水析氢的极化曲线图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1：
(1)配制1M的硝酸铜溶液，将1.0g/L的聚乙烯吡咯烷酮加入到硝酸铜溶液中，依次滴加3.7M氢氧化钠和1.75M葡萄糖，搅拌4h后，将混合物转入到25mL的聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在80℃下反应4h，冷却后，离心，依次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中以60℃干燥12h，得到氧化亚铜纳米颗粒；
(2)将步骤(1)所得氧化亚铜纳米颗粒加入到0.2M的硝酸钴溶液中，依次加入5g/L聚乙烯吡咯烷酮和0.25M氢氧化钠溶液，将混合物转入到25mL的聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在160℃下反应36h，冷却后，离心，依次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中以60℃干燥12h，得到氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料。
对本实施例得到的氧化亚铜四氧化三钴核壳材料进行电催化水解反应，所得氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料在0.5M硫酸中，在10mA/cm2电流密度时，电位为-570mV。
实施例2：
(1)将3.0M氢氧化钠溶液加入到2.0M的硝酸铜溶液中，依次加入1.5g/L聚乙烯吡咯烷酮和1M葡萄糖，葡萄糖溶液的滴加速率为每三秒一滴，搅拌3h后，将混合物转入到25mL的聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在60℃下反应3h，冷却后，离心，依次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中以60℃干燥12h，得到氧化亚铜纳米颗粒；
(2)将步骤(1)所得氧化亚铜纳米颗粒加入到0.2M的硝酸钴溶液中，依次加入0.25M氢氧化钠溶液和8g/L聚乙烯吡咯烷酮，将混合物转入到25mL的聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在150℃下反应36h，冷却后，离心，依次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中以60℃干燥12h，得到氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料。
对本实施例得到的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料进行电催化水解反应，所得氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料在0.5M硫酸中，在10mA/cm2电流密度时，电位为-580mV。
实施例3：
(1)将2.5M氢氧化钠溶液加入到1M的硝酸铜溶液中，依次加入1.0g/L聚乙烯吡咯烷酮和1M葡萄糖，搅拌2h后，将混合物转入到25mL的聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在50℃下反应4h，冷却后，离心，依次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中以60℃干燥12h，得到氧化亚铜纳米颗粒；
(2)将步骤(1)所得氧化亚铜纳米颗粒加入到0.2M的硝酸钴溶液中，依次加入0.25M氢氧化钠溶液和2g/L聚乙烯吡咯烷酮，将混合物转入到25mL的聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在150℃下反应24h，冷却后，离心，依次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中以60℃干燥12h，得到氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料。
对本实施例得到的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料进行电催化水解反应，所得氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料在0.5M硫酸中，在10mA/cm2电流密度时，电位为-588mV。
实施例4：
(1)将2.5M氢氧化钠溶液加入到2.0M的硝酸铜溶液中，依次加入2.0g/L聚乙烯吡咯烷酮和1.5M葡萄糖，搅拌2h后，将混合物转入到25mL的聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在70℃下反应2h，冷却后，离心，依次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中以60℃干燥12h，得到氧化亚铜纳米颗粒；
(2)将步骤(1)所得氧化亚铜纳米颗粒加入到0.3M的硝酸钴溶液中，依次加入0.75M氢氧化钠溶液和7g/L聚乙烯吡咯烷酮，将混合物转入到25mL的聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在160℃下反应24h，冷却后，离心，依次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中以60℃干燥12h，得到氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料。
对本实施例得到的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料进行电催化水解反应，所得氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料在0.5M硫酸中，在10mA/cm2电流密度时，电位为-590mV。
实施例5：
(1)先配制1M的硝酸铜溶液，在磁力搅拌中以每秒一滴的速率滴加3M的氢氧化钠，加入1.5g/L聚乙烯吡咯烷酮和1.25M葡萄糖，搅拌3h后，将混合物转入到25mL的聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在60℃下反应4h，冷却后，离心，依次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中以60℃干燥12h，得到氧化亚铜纳米颗粒；
(2)将步骤(1)所得氧化亚铜纳米颗粒加入到0.3M的硝酸钴溶液中，依次加入0.37M氢氧化钠溶液和3g/L聚乙烯吡咯烷酮，将混合物转入到25mL的聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在150℃下反应36h，冷却后，离心，依次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中以60℃干燥12h，得到氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料。
对本实施例得到的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料进行电催化水解反应，所得氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料在0.5M硫酸中，在10mA/cm2电流密度时，电位为-595mV。
实施例6：
(1)配制2.0M的硝酸铜溶液，将1.0g/L聚乙烯吡咯烷酮加入到硝酸铜溶液中，依次滴加3.7M氢氧化钠溶液和1.25M葡萄糖，搅拌4h后，将混合物转入到25mL的聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在50℃下反应2h，冷却后，离心，依次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中以60℃干燥12h，得到氧化亚铜纳米颗粒；
(2)将步骤(1)所得氧化亚铜纳米颗粒加入到0.4M的硝酸钴溶液中，依次加入2g/L聚乙烯吡咯烷酮和0.5M氢氧化钠溶液，将混合物转入到25mL的聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在160℃下反应36h，冷却后，离心，依次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中以60℃干燥12h，得到氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料。
对本实施例得到的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料进行电催化水解反应，所得氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料在0.5M硫酸中，在10mA/cm2电流密度时，电位为-600mV。
实施例7：
(1)向1M的硝酸铜溶液中滴加3.7M的氢氧化钠溶液，依次加入2.0g/L聚乙烯吡咯烷酮和1.5M葡萄糖，搅拌4h后，将混合物转入到25mL的聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在70℃下反应4h，冷却后，离心，依次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中以60℃干燥12h，得到氧化亚铜纳米颗粒；
(2)将步骤(1)所得氧化亚铜纳米颗粒加入到0.4M的硝酸钴溶液中，依次加入0.5M氢氧化钠溶液和4g/L聚乙烯吡咯烷酮，将混合物转入到25mL的聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在160℃下反应24h，冷却后，离心，依次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中以60℃干燥12h，得到氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料。
对本实施例得到的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料进行电催化水解反应，所得氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料在0.5M硫酸中，在10mA/cm2电流密度时，电位为-604mV。
实施例8：
(1)将3M氢氧化钠溶液加入到2.0M的硝酸铜溶液中，依次加入1.5g/L聚乙烯吡咯烷酮和2M葡萄糖，搅拌3h后，将混合物转入到25mL的聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在80℃下反应4h，冷却后，离心，依次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中以60℃干燥12h，得到氧化亚铜纳米颗粒；
(2)将步骤(1)所得氧化亚铜纳米颗粒加入到0.4M的硝酸钴溶液中，依次加入0.5M氢氧化钠溶液和6g/L聚乙烯吡咯烷酮，将混合物转入到25mL的聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在150℃下反应24h，冷却后，离心，依次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中以60℃干燥12h，得到氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料。
对本实施例得到的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料进行电催化水解反应，所得氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料在0.5M硫酸中，在10mA/cm2电流密度时，电位为-608mV。
对比例1：
与实施例1相比，除了将步骤(2)中加入的0.2M硝酸钴溶液替换为2M硝酸钴溶液外，其他条件与实施例1相同。
对本对比例得到的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料进行电催化水解反应，所得氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料在0.5M硫酸中，在10mA/cm2电流密度时，电位为-627mV。
对比例2：
与实施例1相比，除了步骤(1)和步骤(2)中不加入表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮外，其他条件与实施例1相同。
对本对比例得到的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料进行电催化水解反应，所得氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料在0.5M硫酸中，在10mA/cm2电流密度时，电位为-643mV。
综上，本发明提供的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法使用了水热法，该方法在密封的聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，以水作为溶剂、样品经溶解和再结晶，制备了氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料。本发明制得的材料具有晶粒发育完整，粒度小，且分布均匀，颗粒团聚较轻的优点。本发明使用较为便宜的原料，易得到合适的化学计量物和晶形。本发明加入的表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮，能够促进得到规则形貌和均匀尺寸的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料。
本发明制备的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料具有催化活性优异，稳定性和可重复性好的优点。本发明整个操作流程简单，生产成本小，具有良好的经济效益和应用前景。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法，其特征在于：包括，
制备氧化亚铜纳米材料：在铜盐溶液中，磁力搅拌下加入碱溶液、表面活性剂、还原剂，进行水热反应，冷却、洗涤、干燥，得到氧化亚铜纳米材料；
制备氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料：将所述氧化亚铜纳米材料在磁力搅拌下加入到钴盐溶液中，依次加入碱溶液和表面活性剂，水热反应后，冷却、洗涤、干燥，得到氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述制备氧化亚铜纳米材料，其中，所述铜盐溶液，浓度为1.0～2.0M，所述铜盐溶液包括硝酸铜；所述碱溶液，浓度为2.5～3.7M，所述碱溶液包括氢氧化钠，所述磁力搅拌下加入碱溶液，加入速率为每秒一滴。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述制备氧化亚铜纳米材料，其中，所述表面活性剂，浓度为1.0～2.0g/L，所述表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮。
4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述制备氧化亚铜纳米材料，其中，所述还原剂，浓度为1.0～2.0M，所述还原剂包括葡萄糖。
5.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述制备氧化亚铜纳米材料，其中，所述热水解反应，温度为50～80℃，时间为4h；所述洗涤，为用水、乙醇洗涤；所述干燥，温度为60℃，时间为12h，。
6.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述制备氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料，其中，所述钴盐溶液，浓度为0.2～0.4M，所述钴盐包括硝酸钴。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述制备氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料，其中，所述碱溶液，浓度为0.25～0.5M，所述碱溶液包括氢氧化钠，所述硝酸钴溶液和氢氧化钠溶液的配比为1：1.25。
8.如权利要求1、2或7任一所述的制备方法，其特征在于：所述制备氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料，其中，所述表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮，所述表面活性剂浓度为2～8g/L。
9.如权利要求1、2或7任一所述的制备方法，其特征在于：所述制备氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料，其中，所述水热反应，温度为150～160℃，时间为24～36h；所述洗涤，为用水、乙醇洗涤。
10.权利要求1～9任一所述的制备方法制得的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料，其特征在于：所述氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料进行电催化水解反应，所得氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料在0.5M硫酸中，在10mA/cm2电流密度时，电位为-600mV～-550mV。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810253546.6A CN108452804B (zh) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | 一种用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法及其产品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810253546.6A CN108452804B (zh) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | 一种用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法及其产品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108452804A true CN108452804A (zh) | 2018-08-28 |
| CN108452804B CN108452804B (zh) | 2020-06-09 |
Family
ID=63236508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810253546.6A Active CN108452804B (zh) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | 一种用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法及其产品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108452804B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114345345A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-04-15 | 江苏大学 | 一种具有电子高速传输通道的金属氧化物异质结光催化剂的制备方法和应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1759965A (zh) * | 2005-11-04 | 2006-04-19 | 清华大学 | 一种合成氧化亚铜纳米球的方法及氧化亚铜纳米球的应用 |
| CN103418371A (zh) * | 2012-05-17 | 2013-12-04 | 华东理工大学 | 一种MOx@SiO2壳-核结构催化剂的制备方法 |
| CN103949253A (zh) * | 2014-04-29 | 2014-07-30 | 国家纳米科学中心 | 一种氧化亚铜二氧化钛复合结构及其制备方法 |
| CN104550998A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-29 | 浙江理工大学 | 一种金空心球/氧化亚铜纳米核壳结构的制备方法 |
| CN105664966A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-15 | 丽王化工(南通)有限公司 | 金属/氧化亚铜复合纳米材料的制备方法和应用 |
-
2018
- 2018-03-26 CN CN201810253546.6A patent/CN108452804B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1759965A (zh) * | 2005-11-04 | 2006-04-19 | 清华大学 | 一种合成氧化亚铜纳米球的方法及氧化亚铜纳米球的应用 |
| CN103418371A (zh) * | 2012-05-17 | 2013-12-04 | 华东理工大学 | 一种MOx@SiO2壳-核结构催化剂的制备方法 |
| CN103949253A (zh) * | 2014-04-29 | 2014-07-30 | 国家纳米科学中心 | 一种氧化亚铜二氧化钛复合结构及其制备方法 |
| CN104550998A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-29 | 浙江理工大学 | 一种金空心球/氧化亚铜纳米核壳结构的制备方法 |
| CN105664966A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-15 | 丽王化工(南通)有限公司 | 金属/氧化亚铜复合纳米材料的制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| FENG DONG QU ET AL.: "Template-free synthesis of Cu2O-Co3O4 core-shell composites and their application in gas sensing", 《RSC ADVANCES》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114345345A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-04-15 | 江苏大学 | 一种具有电子高速传输通道的金属氧化物异质结光催化剂的制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108452804B (zh) | 2020-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105289695B (zh) | 一种石墨烯负载Co-N-C氧还原催化剂及其制备方法 | |
| CN104269566B (zh) | 一种氮掺杂多孔碳纳米片复合材料的制备方法和应用 | |
| CN105552393B (zh) | 一种碱性水系金属/空气电池用双功能催化剂及其制备方法 | |
| CN110327979B (zh) | 一种多孔亲水纳米花负载金属纳米催化剂的制备方法 | |
| CN105642326B (zh) | 一种多孔碳负载金属复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN107994219A (zh) | 一种石墨烯包覆金属掺杂复合正极材料及其制备方法 | |
| CN110172711A (zh) | 铜基三维自支撑电催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN110170331A (zh) | 一种铁氮双掺杂的中空多孔碳球纳米材料及其制备方法 | |
| CN110961162B (zh) | 一种催化剂载体、贵金属催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN104319395A (zh) | 一种三维氮掺杂石墨烯/CoOx复合材料的制备方法 | |
| CN110064398A (zh) | 室温一锅法制备超薄钴基双金属氧化物纳米片 | |
| CN110624540A (zh) | 新型钌基自支撑电催化材料及其制备方法和在电催化氮气还原产氨中的应用 | |
| CN108483404A (zh) | 一种无定型金属氢氧化物纳米片和磷化物纳米片的制备方法 | |
| CN109962228A (zh) | 用于微生物燃料电池的Co-MOF-GO薄膜的制备方法及其构建的MFCs | |
| CN110404577A (zh) | 一种碳基磷化钼纳米颗粒析氢电催化剂、制备方法及应用 | |
| CN108889317B (zh) | Co0.1Ni0.75Se/rGO复合材料的制备方法及其应用 | |
| CN108607586A (zh) | 一种镍磷化物、其制备方法及电解水制氢的方法 | |
| CN103730668B (zh) | 一种燃料电池用Pt/C催化剂及其制备工艺 | |
| CN107275649B (zh) | 一种铂银合金空心纳米花的制备方法 | |
| CN108452804A (zh) | 一种用于电催化水解的氧化亚铜-四氧化三钴核壳材料的制备方法及其产品 | |
| CN109622018A (zh) | 一种电化学合成氨的催化剂及其制备方法和阴极材料 | |
| CN105964303B (zh) | 一种绿色合成大环化合物修饰石墨烯氧还原催化剂的制备方法 | |
| CN108400299A (zh) | 一种用于钠离子电池的CuFe2O4/C复合负极材料的制备方法 | |
| CN110681384A (zh) | TiO2-铜酸钐纳米光催化、电催化粉体的制备方法 | |
| CN114990628B (zh) | 焦耳热快速合成的双功能电催化剂及其在高效水分解中的应用 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |