CN112853372B - 电催化剂B-MnO/CNT的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电催化剂B‑MnO/CNT的制备方法及其应用。包括如下步骤:将碳纳米管分散于去离子水中,超声得溶液A;取无水MnCl2和柠檬酸,充分溶解于水中,超声后搅拌,得溶液B;将溶液A和溶液B混合均匀后,超声得混合溶液;在冰水浴条件下,将NaBH4溶液逐滴加入到混合溶液中,并继续搅拌,离心收集黑色固体,依次用去离子水和无水乙醇洗涤后,烘干,研磨后放入管式炉,氮气保护下,300℃煅烧1h,得B‑MnO/CNT。本发明以B‑MnO/CNT电极为工作电极,将阳极苄胺氧化代替OER反应,实现苄胺的氧化协同阴极析氢,采用本发明的方法,相同电压下,加入苄胺的电流密度明显高于OER反应。

Description

电催化剂B-MnO/CNT的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于电化学领域,特别涉及一种用于电催化水裂解制氢的电催化剂B-MnO/CNT的制备方法和应用。
背景技术
电催化水裂解是制备清洁能源氢气的有效方式,然而OER反应是四电子过程,动力学上不占优势,限制了水分解的速率。尽管已经开发出许多先进的非贵金属电催化剂来提高OER的活性,但是OER反应仍然需要更高的过电势才能与HER的速率相匹配,从而导致能量转换效率较低。因此,用热力学更有利的物种的电氧化代替阳极OER反应的策略,对于提高氢气产生速率具有越来越重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种B-MnO/CNT电极,将阳极苄胺氧化代替OER反应,实现苄胺的氧化协同阴极析氢,采用本发明的方法,相同电压下,加入苄胺的电流密度明显高于OER反应。
本发明采用的技术方案是:电催化剂B-MnO/CNT的制备方法,包括如下步骤:将碳纳米管分散于去离子水中,超声分散均匀,得溶液A;取无水MnCl2和柠檬酸,充分溶解于水中,超声后搅拌,得溶液B;将溶液A和溶液B混合均匀后,超声30-40min,得混合溶液;在冰水浴条件下,将NaBH4溶液逐滴加入到混合溶液中,冰水浴条件下继续搅拌30-40min,离心收集黑色固体,依次用去离子水和无水乙醇洗涤后,烘干,研磨后放入管式炉,氮气保护下,300℃煅烧1h,得B-MnO/CNT。
优选的,上述的方法,包括如下步骤:将50mg碳纳米管分散于30mL去离子水中,超声15min分散均匀,得溶液A;取0.132g无水MnCl2和0.25g柠檬酸,充分溶解于15mL水中,超声后搅拌30min,得溶液B;将溶液A和溶液B混合均匀后,超声30min,得混合溶液;在冰水浴条件下,将20mL浓度为0.15M的NaBH4溶液逐滴加入到混合溶液中,冰水浴条件下继续搅拌30min,离心收集黑色固体,依次用去离子水和无水乙醇洗涤后,放入60℃烘箱内烘干,研磨后放入管式炉,氮气保护下,300℃煅烧1h,得B-MnO/CNT。
本发明提供的电催化剂B-MnO/CNT在电催化水裂解制氢中的应用。
优选的,方法如下:于B-MnO/CNT中加入去离子水、无水乙醇和Nafion,超声分散均匀后,滴加到玻碳电极上,放入40℃烘箱烘干,制得B-MnO/CNT电极;以B-MnO/CNT电极为工作电极,参比电极为Ag/AgCl电极,对电极为铂电极,以1M KOH为电解液,向阳极室加入苄胺,进行电催化水裂解制氢。
优选的,按体积比,去离子水:无水乙醇:Nafion=495:500:5。
优选的,每1000μL去离子水、无水乙醇和Nafion的混合溶液中加入4mg B-MnO/CNT。
优选的,苄胺加入量为,20mL浓度为1M的KOH电解液中加入1mmol苄胺。
本发明的有益效果是:以制备的B-MnO/CNT复合电极作为工作电极,将阳极苄胺氧化代替OER反应,实现苄胺的氧化协同阴极析氢,采用本发明的方法,相同电压下,加入苄胺的电流密度明显高于OER反应。在2.0V下,苄胺氧化电流达到71mA cm-2,是水氧化电流密度的2倍。
附图说明
图1为实施例1制备的B-MnO/CNT粉末的扫描电镜图。
图2为实施例1制备的B-MnO/CNT粉末的X射线衍射谱图(XRD)。
图3为B-MnO/CNT用于苄胺电催化氧化和电催化水氧化线性扫描伏安曲线。
具体实施方式
实施例1
电催化剂B-MnO/CNT的制备方法,包括如下步骤:
将50mg碳纳米管分散于30mL去离子水中,超声15min分散均匀,得溶液A;取0.132g无水MnCl2和0.25g柠檬酸,充分溶解于15mL水中,超声后搅拌30min,得溶液B;将溶液A和溶液B混合均匀后,超声30min,得混合溶液;在冰水浴条件下,将20mL浓度为0.15M的NaBH4溶液逐滴加入到混合溶液中,冰水浴条件下继续搅拌30min,离心收集黑色固体,依次用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次后,放入60℃烘箱内烘干,研磨后放入管式炉,氮气保护下,300℃煅烧1h,得黑色固体产品B-MnO/CNT。
图1为制备的B-MnO/CNT粉末的扫描电镜图。由图1可见,本发明制备的B-MnO/CNT,是一种管状的形貌。
图2为制备的B-MnO/CNT粉末的X射线衍射谱图(XRD)。由图2可见,CNT、MnO衍射峰一一对应,证明B-MnO/CNT复合电极制备成功。
实施例2
(一)电催化剂B-MnO/CNT在电催化水裂解制氢中的应用
方法如下:
B-MnO/CNT电极的制备:取4mg B-MnO/CNT,加入495μL去离子水、500μL无水乙醇和5μL Nafion,超声分散,取5μL滴在面积为0.07cm2的玻碳电极上,放入40℃烘箱烘干,得B-MnO/CNT电极。
采用CHI 760E电化学工作站测试复合电极的电化学性能。采用H型电解池和三电极工作系统进行了电化学性能测试。以1M KOH为电解液,阳极室和阴极室分别加入20mL电解液,并且在阳极室加入1mmol的苄胺。以B-MnO/CNT电极为工作电极,铂丝为对电极,Ag/AgCl电极为参比电极。将电解池密封,向液面中通入氮气30min使得溶液氮气饱和,以除去溶液中的氧气,随后进行电化学性能分析。线性扫描伏安扫描参数为旋转速率1600rpm、扫描速率为10mV s-1。所用的电压以标准氢电极电势为基准。结果如图3。
(二)对比例
B-MnO/CNT电极的制备:取4mg B-MnO/CNT,加入495μL去离子水、500μL无水乙醇和5μL Nafion,超声分散,取5μL滴在面积为0.07cm2的玻碳电极上,放入40℃烘箱烘干,得B-MnO/CNT电极。
采用CHI 760E电化学工作站测试复合电极的电化学性能。采用H型电解池和三电极工作系统进行了电化学性能测试。以1M KOH为电解液,阳极室和阴极室分别加入20mL电解液。以B-MnO/CNT电极为工作电极,铂丝为对电极,Ag/AgCl电极为参比电极。将电解池密封,向液面中通入氮气30min使得溶液氮气饱和,以除去溶液中的氧气,随后进行电化学性能分析。线性扫描伏安扫描参数为旋转速率1600rpm、扫描速率为10mV s-1。所用的电压以标准氢电极电势为基准。结果如图3。
图3为B-MnO/CNT用于苄胺电催化氧化和电催化水氧化线性扫描伏安曲线。由图3可见,加入苄胺后电流密度明显提升,说明在相同电压下,苄胺比水更容易氧化。在2.0V下,苄胺氧化电流达到71mA cm-2,是水氧化电流密度的2倍。

Claims (5)

1.电催化剂B-MnO/CNT在电催化水裂解制氢中的应用,其特征至于,方法如下:于B-MnO/CNT中加入去离子水、无水乙醇和Nafion,超声分散均匀后,滴加到玻碳电极上,放入40℃烘箱烘干,制得B-MnO/CNT电极;以B-MnO/CNT电极为工作电极,参比电极为Ag/AgCl电极,对电极为铂电极,以1 M KOH为电解液,向阳极室加入苄胺,进行电催化水裂解制氢;
所述电催化剂B-MnO/CNT的制备方法,包括如下步骤:将碳纳米管分散于去离子水中,超声分散均匀,得溶液A;取无水MnCl2和柠檬酸,充分溶解于水中,超声后搅拌,得溶液B;将溶液A和溶液B混合均匀后,超声30-40min,得混合溶液;在冰水浴条件下,将NaBH4溶液逐滴加入到混合溶液中,冰水浴条件下继续搅拌30-40min,离心收集黑色固体,依次用去离子水和无水乙醇洗涤后,烘干,研磨后放入管式炉,氮气保护下,300°C煅烧1h,得B-MnO/CNT。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述电催化剂B-MnO/CNT的制备方法,包括如下步骤:将50mg碳纳米管分散于30mL去离子水中,超声15min分散均匀,得溶液A;取0.132g无水MnCl2和0.25g柠檬酸,充分溶解于15mL水中,超声后搅拌30min,得溶液B;将溶液A和溶液B混合均匀后,超声30min,得混合溶液;在冰水浴条件下,将20mL浓度为0.15 M的NaBH4溶液逐滴加入到混合溶液中,冰水浴条件下继续搅拌30min,离心收集黑色固体,依次用去离子水和无水乙醇洗涤后,放入60°C烘箱内烘干,研磨后放入管式炉,氮气保护下,300°C煅烧1h,得B-MnO/CNT。
3.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,按体积比,去离子水:无水乙醇: Nafion=495:500:5。
4.根据权利要求3所述的应用,其特征在于,每1000μL去离子水、无水乙醇和Nafion的混合溶液中加入4 mg B-MnO/CNT。
5.根据权利要求3所述的应用,其特征在于,苄胺加入量为,20 mL浓度为1 M 的KOH电解液中加入1mmol苄胺。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103337639A (zh) * 2013-06-24 2013-10-02 太原理工大学 碳纳米管阵列/碳纤维织物一体化三维多孔空气电极的制备方法
CN104136661A (zh) * 2012-02-28 2014-11-05 德国马普弗利兹-哈伯无机化学研究所 使用碳负载MnOX的复合材料电解分解水
CN109637839A (zh) * 2018-11-14 2019-04-16 五邑大学 碳纳米管/二氧化锰复合材料电极的制备方法
CN109759066A (zh) * 2019-01-29 2019-05-17 济南大学 一种硼掺杂石墨烯负载的钴镍双金属氧化物析氧催化剂的制备方法
WO2020041575A1 (en) * 2018-08-22 2020-02-27 The University Of North Carolina At Greensboro Compositions and methods for enhancing electrocatalytic efficiencies
WO2020068872A1 (en) * 2018-09-24 2020-04-02 Massachusetts Institute Of Technology Electrochemical oxidation of organic molecules

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104136661A (zh) * 2012-02-28 2014-11-05 德国马普弗利兹-哈伯无机化学研究所 使用碳负载MnOX的复合材料电解分解水
CN103337639A (zh) * 2013-06-24 2013-10-02 太原理工大学 碳纳米管阵列/碳纤维织物一体化三维多孔空气电极的制备方法
WO2020041575A1 (en) * 2018-08-22 2020-02-27 The University Of North Carolina At Greensboro Compositions and methods for enhancing electrocatalytic efficiencies
WO2020068872A1 (en) * 2018-09-24 2020-04-02 Massachusetts Institute Of Technology Electrochemical oxidation of organic molecules
CN109637839A (zh) * 2018-11-14 2019-04-16 五邑大学 碳纳米管/二氧化锰复合材料电极的制备方法
CN109759066A (zh) * 2019-01-29 2019-05-17 济南大学 一种硼掺杂石墨烯负载的钴镍双金属氧化物析氧催化剂的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Benzylamine oxidation boosted electrochemical water-splitting: Hydrogen and benzonitrile co-production at ultra-thin Ni2P nanomeshes grown on nickel foam;Yu Ding,et al.;Applied Catalysis B: Environmental(第268期);118393 *
Huang Yi,et al..Boosting Hydrogen Production by Anodic Oxidation of Primary Amines over a NiSe Nanorod Electrode.Angew. Chem. Int. Ed..2018,第57卷13163-13166. *

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