CN114700073B - 原子级分散的铱基复合材料的制备方法及其应用 - Google Patents
原子级分散的铱基复合材料的制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114700073B CN114700073B CN202210054331.8A CN202210054331A CN114700073B CN 114700073 B CN114700073 B CN 114700073B CN 202210054331 A CN202210054331 A CN 202210054331A CN 114700073 B CN114700073 B CN 114700073B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- suspension
- iridium
- atomic
- dispersed
- composite material
- 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.)
- Active
Links
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 50
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 49
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 143
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 95
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 48
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 17
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 87
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 77
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 62
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 59
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims description 22
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical group [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 20
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 11
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- HLYTZTFNIRBLNA-LNTINUHCSA-K iridium(3+);(z)-4-oxopent-2-en-2-olate Chemical compound [Ir+3].C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O HLYTZTFNIRBLNA-LNTINUHCSA-K 0.000 claims description 5
- KZLHPYLCKHJIMM-UHFFFAOYSA-K iridium(3+);triacetate Chemical compound [Ir+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O KZLHPYLCKHJIMM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- WOWHHFRSBJGXCM-UHFFFAOYSA-M cetyltrimethylammonium chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C WOWHHFRSBJGXCM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 4
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 4
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 4
- DANYXEHCMQHDNX-UHFFFAOYSA-K trichloroiridium Chemical compound Cl[Ir](Cl)Cl DANYXEHCMQHDNX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 3
- GVBLAAPWQNZZNZ-UHFFFAOYSA-N iridium strontium Chemical compound [Sr][Ir] GVBLAAPWQNZZNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 claims description 3
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 claims description 3
- JZEJMCQXXCVKTH-UHFFFAOYSA-N [Ba].[Ir] Chemical compound [Ba].[Ir] JZEJMCQXXCVKTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GFYMMYCBKVXBHV-UHFFFAOYSA-N [Ir].[K] Chemical compound [Ir].[K] GFYMMYCBKVXBHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DBUGAGDHMCOVRV-UHFFFAOYSA-N [Li].[Ir] Chemical compound [Li].[Ir] DBUGAGDHMCOVRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LYZZSAOGXKMOIY-UHFFFAOYSA-N [Pr][Ir] Chemical compound [Pr][Ir] LYZZSAOGXKMOIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 14
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 12
- 238000009835 boiling Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 60
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 60
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 60
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 60
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 60
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 58
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 23
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 21
- 238000004502 linear sweep voltammetry Methods 0.000 description 21
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 20
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 19
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 19
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 19
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 13
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- -1 sodium chloride iridium oxide Chemical compound 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 238000001075 voltammogram Methods 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- VGJFDWPKNAOGIE-UHFFFAOYSA-N [Ir]=O.[Sr] Chemical compound [Ir]=O.[Sr] VGJFDWPKNAOGIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- FJGQHOGKQSDQDI-UHFFFAOYSA-N [Ba]O[Ir] Chemical compound [Ba]O[Ir] FJGQHOGKQSDQDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IQZFSTRKPPXMMH-UHFFFAOYSA-N [Ir]=O.[Li] Chemical compound [Ir]=O.[Li] IQZFSTRKPPXMMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UYVKLVAKWTUDDI-UHFFFAOYSA-M [K].Cl[Ir] Chemical compound [K].Cl[Ir] UYVKLVAKWTUDDI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010952 in-situ formation Methods 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 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
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
- B01J23/468—Iridium
-
- 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
-
- 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
-
- 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
-
- 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)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
本发明提供了一种原子级分散的铱基复合材料的制备方法，包括以下步骤：A)将TiB2和表面活性剂分散于溶剂中，得到第一悬浊液；所述溶剂为高沸点且具有还原性的溶剂；B)将所述第一悬浊液与铱前驱体混合，得到第二悬浊液；C)将所述第二悬浊液进行回流反应，得到第三悬浊液；D)将所述第三悬浊液离心分离、洗涤后干燥，得到原子级分散的铱基复合材料。本发明提供铱基复合材料的制备方法简单，环境友好，适宜于大规模生产，并且Ti位点可实现原子级分散(单原子或者几个原子的小团簇)；同时，实验证明，采用本发明制备的铱基催化剂对水电解阳极析氧反应具有很高的活性和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及水电解阳极吸氧反应催化剂技术领域，尤其涉及原子级分散的铱基复合材料的制备方法及其应用。
背景技术
与碱性水电解产氢相比，质子交换膜水电解技术具有更低的欧姆损失、更高的电压效率、更高的气体纯度、更简单的装置设计以及更快的体系响应，因而是实现以氢为媒介的未来能源经济结构领域美好设想的重要技术手段之一。然而，质子交换膜水电解装置的商业化应用仍面临着许多问题：一方面阳极一侧析氧反应具有很高的过电势和缓慢的反应动力学，另一方面铱催化剂的必用性造成了其具有昂贵的价格。此外，基于特定结构改性的氧化铱技术路线复杂或需使用较为繁琐的仪器设备，导致其量产困难。因此通过简易的方法提高铱基析氧催化剂的本征活性，增强催化性能是突破这一瓶颈的关键。
现有技术通过合金化、金属掺杂及形成固定钙钛矿或者烧绿石相结构来提高铱基催化剂的活性和稳定性，如Strasser等人通过制备IrNi@IrOx合金并原位形成核壳结构提高催化剂的活性(Hong Nhan Nong,Tobias Reier,Hyung-Suk Oh,et al.A unique oxygenligand environment facilitates water oxidation in hole-doped IrNiOx core–shell electrocatalysts.Nat.cat.2018,11:841–851)；Liu等人通过锂-掺杂制备Li-IrOx提高催化剂的活性和稳定性(Jiajian Gao,Cong-Qiao Xu,Sung-Fu Hung,et al.BreakingLong-Range Order in Iridium Oxide by Alkali Ion for Efficient WaterOxidation.J.Am.Chem.Soc.2019,141:3014-3023)；Jaramillo等人通过形成SrIrO3钙钛矿相使其达到优异的析氧活性(Linsey C.Seitz,Colin F.Dickens,Kazunori Nishio,et,al.A highly active and stable IrOx/SrIrO3 catalyst for the oxygen evolutionreaction Science,2016,353,6303)。尽管经过改性之后，催化剂的活性均得到了明显的提升，但是过渡金属的不断溶出导致的活性衰退仍是亟待解决的问题。
采用稳定元素如Ti、Nd、Ta等元素作为改性元素是一种较好的选择。然而传统制备工艺上这些元素快速的水解过程导致了TiO2与IrO2的分相，使Ti和Ir相互作用减弱(EmmaOakton,Dmitry Lebedev,Mauro Povia et al.IrO2-TiO2:A High-Surface-Area,Active,and Stable Electrocatalyst for the Oxygen Evolution Reaction,ACS Catal.2017,7,2346-2352)。而且，TiO2的形成往往伴随着催化剂整体导电性的下降，不利于析氧催化活性的表达。Ti的原子级分散能够最大化降低由于异相带来的导电性下降的问题，并且可最大化发挥其对Ir的电子调控作用。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种原子级分散的铱基复合材料的制备方法，本申请提供的制备方法制备的铱基复合材料Ir位点催化活性高，稳定性好。
有鉴于此，本申请提供了一种原子级分散的铱基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A)将TiB2和表面活性剂分散于溶剂中，得到第一悬浊液；所述溶剂为高沸点且具有还原性的溶剂；
B)将所述第一悬浊液与铱前驱体混合，得到第二悬浊液；
C)将所述第二悬浊液进行回流反应，得到第三悬浊液；
D)将所述第三悬浊液离心分离、洗涤后干燥，得到原子级分散的铱基复合材料。
优选的，所述表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵或聚乙烯吡咯烷酮；所述表面活性剂与所述铱前驱体的摩尔比为3:1～200:1。
优选的，所述溶剂选自乙二醇，所述TiB2与乙二醇的质量体积比为1mg：100mL～1mg：4mL。
优选的，所述铱前驱体选自氯铱酸、氯化铱、乙酰丙酮铱、醋酸铱、氯铱酸钾、氯铱酸钠、氧化铱、铱酸锶、铱酸钡、铱酸锂、铱酸钾和铱酸镨中的一种或多种。
优选的，步骤C)中，所述回流反应为油浴回流反应，所述油浴反应的温度为100～200℃，时间为3～6h。
优选的，步骤A)中，所述分散的时间为1～3h，步骤B)中，所述混合的时间为1～3h。
优选的，所述离心分离的转速为10000～30000rpm，时间为1～5min；所述洗涤的试剂为体积比为1:1的无水乙醇和丙酮中的一种或两种与水的混合溶剂，所述洗涤的次数为3～5次；所述干燥的温度为50～100℃，时间为12～24h。
本申请还提供了所述的制备方法所制备的原子级分散的铱基复合材料在水电解阳极析氧反应中的应用。
本申请提供了一种原子级分散的铱基复合材料的制备方法，其采用铱前驱体在溶剂(还原剂)存在的条件下引入自牺牲模板TiB2，从而达到合成的铱基复合材料中Ti的原子级分散；与现有的商业铱催化剂相比，本发明在铱基复合材料中添加了原子级分散的Ti作为修饰剂以共/助催化。本发明在制备铱基复合材料时对Ti引入量进行了控制，从而得到兼顾催化活性和稳定性的Ti含量。实验证明，采用本发明方法制备的催化剂具有优异的活性和稳定性，而且本发明提供的方法操作简便，适宜于大规模生产。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂在TEM下的高角环形暗场及元素mapping图像；
图2为本发明实施例1提供的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂在球差电镜下的原子成像及原子强度分析；
图3为本发明实施例1提供的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂在0.5M硫酸溶液中的线性扫描伏安曲线；
图4为本发明实施例1提供的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂在0.5M硫酸溶液中，10mA cm-2恒定电流密度下的计时电位曲线；
图5为本发明实施例2提供的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂在球差电镜下的原子成像及原子强度分析；
图6为本发明实施例2提供的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂在0.5M硫酸溶液中的线性扫描伏安曲线；
图7为本发明实施例2提供的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂在0.5M硫酸溶液中，10mA cm-2恒定电流密度下的计时电位曲线；
图8为本发明实施例3提供的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂在球差电镜下的原子成像及原子强度分析；
图9为本发明实施例3提供的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂在0.5M硫酸溶液中的线性扫描伏安曲线；
图10为本发明实施例3提供的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂在0.5M硫酸溶液中，10mA cm-2恒定电流密度下的计时电位曲线。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
鉴于现有技术中，铱基催化剂中Ti位点难以分散导致铱基催化剂整体电导率下降、阳极催化活性低、稳定性差的技术问题，本申请认为原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂必须采用合适的策略降低Ti的水解过程，使其原子级分散在铱基催化剂中，以期得到优异的催化水分解的活性和稳定性。因此，本申请提供了一种原子级分散Ti位点修饰的Ir基复合材料，其中的Ti原子分散性好，Ir位点催化活性高，稳定性好。具体的，本申请提供了一种原子级分散的铱基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A)将TiB2和表面活性剂分散于溶剂中，得到第一悬浊液；所述溶剂为高沸点且具有还原性的溶剂；
B)将所述第一悬浊液与铱前驱体混合，得到第二悬浊液；
C)将所述第二悬浊液进行回流反应，得到第三悬浊液；
D)将所述第三悬浊液离心分离、洗涤后干燥，得到原子级分散的铱基复合材料。
在制备原子级分散的铱基复合材料的过程中，本申请首先将TiB2和表面活性剂分散于溶剂中，得到第一悬浊液；所述溶剂为高沸点且具有还原性的溶剂；在上述过程中，TiB2和表面活性剂物理分散于乙二醇中，所述表面活性剂用以分散铱前驱体和TiB2，使其不会发生进一步的团聚；具体选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵或聚乙烯吡咯烷酮；所述表面活性剂与所述铱前驱体的摩尔比为3:1～200:1。在本申请中，所述溶剂具体可选自乙二醇，所述乙二醇可以还原Ir前驱体，还可在高温条件下溶解TiB2；所述TiB2与乙二醇的质量体积比为1mg：100mL～1mg：4mL，在具体实施例中，所述TiB2与乙二醇的质量体积比为1mg：50mL～1mg：4mL。
本申请然后将上述得到的第一悬浊液与铱前驱体混合，得到第二悬浊液；在此过程中，所述铱前驱体具体选自氯铱酸、氯化铱、乙酰丙酮铱、醋酸铱、氯铱酸钾、氯铱酸钠、氧化铱、铱酸锶、铱酸钡、铱酸锂、铱酸钾和铱酸镨中的一种或多种；在具体实施例中，所述铱前驱体具体选自氯铱酸、醋酸铱、乙酰丙酮铱、氧化铱、铱酸锶或铱酸镨。所述表面活性剂与铱前驱体的摩尔比为(3～200)：1。在上述过程中，Ir前驱体与TiB2发生相互作用吸附在TiB2表面或发生晶面相互作用。所述混合的时间为1～3h。
本申请然后将上述第二悬浊液进行回流反应，得到第三悬浊液；所述回流反应在油浴条件进行，所述回流反应的温度为120～200℃，时间为3～6h。上述过程发生了Ti离子和Ir的离子交换。
按照本发明，最后将上述得到的第三悬浊液离心分离、洗涤后干燥，即得到原子级分散的铱基复合材料。所述洗涤的试剂为乙醇和丙酮中的一种或两种与水的混合溶剂，两者的体积比为1：1；所述干燥的温度为50～100℃，时间为12～24h。
本申请制备得到的原子级分散的铱基复合材料Ti是原子级分散，且分散性好，Ir位点催化活性高，稳定性好。鉴于此，本申请还提供了上述制备的原子级分散的铱基复合材料在水电解阳极析氧反应中的应用。所述水电解阳极析氧反应为本领域技术人员常规的反应方式，对此本申请不进行特别的限制，区别在于，本申请制备的原子级分散的铱基复合材料作为了阳极材料。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的铱基催化剂的制备方法及其应用进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
以下各实施例中所用原料均为分析纯化学品，并且没有进行进一步处理。
实施例1
室温下在含有80mL的乙二醇中加入42mg的TiB2和341mg的十六烷基三甲基溴化铵，然后超声分散1h得到第一悬浊液；在搅拌下，将50mg氯铱酸加入第一悬浊液中，反应3h得到第二悬浊液；将第二悬浊液转移至油浴中于160℃反应3h得到第三悬浊液；待第三悬浊液冷却至室温后，离心分离，10000rpm，3min，然后用水和乙醇的混合溶剂洗涤三次，最后在55℃干燥箱中干燥12h得到原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂。
对实施例1的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行高角环形暗场成像并且进行元素mapping成像，结果如图1所示，所得催化剂中Ti均一的分散在Ir催化剂的表面，没有团聚。
对实施例1的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行球差分析，结果如图2所示，内插图中的强度分布表明所得催化剂中Ti的分散形式为原子级分散。
对实施例1的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂在0.5M硫酸溶液中进行线性扫描伏安测试，结果如图3所示，所得的催化剂表现出优异的酸性析氧活性，优于商业Ir黑和氧化铱催化剂。
对实施例1的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂在0.5M硫酸溶液中在恒定的10mA cm-2电流密度下进行计时电位测试，结果如图4所示，所得的催化剂表现出优异的稳定性，优于商业Ir黑和氧化铱催化剂。
实施例2
室温下在含有80mL的乙二醇中加入20mg的TiB2和341mg的十六烷基三甲基溴化铵，然后超声分散1h得到第一悬浊液；在搅拌下，将50mg氯铱酸加入第一悬浊液中，反应3h得到第二悬浊液；将第二悬浊液转移至油浴中于160℃反应3h得到第三悬浊液；待第三悬浊液冷却至室温后，离心分离，10000rpm，3min，然后用水和乙醇的混合溶剂洗涤三次，最后在55℃干燥箱中干燥12h得到原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂。
对实施例2的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行线性扫描伏安、恒电流计时电位、高角环形暗场及且元素mapping成像、球差分析，结果与实施例1类似。
对实施例2的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行球差分析，结果如图5所示，内插图中的强度分布表明所得催化剂中Ti的分散形式为原子级分散。
对实施例2的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂在0.5M硫酸溶液中进行线性扫描伏安测试，结果如图6所示，所得的催化剂表现出优异的酸性析氧活性，优于商业Ir黑和氧化铱催化剂。
对实施例2的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂在0.5M硫酸溶液中在恒定的10mA cm-2电流密度下进行计时电位测试，结果如图7所示，所得的催化剂表现出优异的稳定性，优于商业Ir黑和氧化铱催化剂。
实施例3
室温下在含有80mL的乙二醇中加入42mg的TiB2和341mg的十六烷基三甲基氯化铵，然后超声分散1h得到第一悬浊液；在搅拌下，将50mg氯铱酸加入第一悬浊液中，反应3h得到第二悬浊液；将第二悬浊液转移至油浴中于160℃反应3h得到第三悬浊液；待第三悬浊液冷却至室温后，离心分离，10000rpm，3min，然后用水和乙醇的混合溶剂洗涤三次，最后在55℃干燥箱中干燥12h得到原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂。
对实施例3的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行线性扫描伏安、恒电流计时电位、高角环形暗场及且元素mapping成像、球差分析，结果与实施例1类似。
对实施例3的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行球差分析，结果如图8所示，内插图中的强度分布表明所得催化剂中Ti的分散形式为原子级分散。
对实施例3的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂在0.5M硫酸溶液中进行线性扫描伏安测试，结果如图9所示，所得的催化剂表现出优异的酸性析氧活性，优于商业Ir黑和氧化铱催化剂。
对实施例3的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂在0.5M硫酸溶液中在恒定的10mA cm-2电流密度下进行计时电位测试，结果如图10所示，所得的催化剂表现出优异的稳定性，优于商业Ir黑和氧化铱催化剂。
实施例4
室温下在含有80mL的乙二醇中加入42mg的TiB2和341mg的聚乙烯吡咯烷酮，然后超声分散1h得到第一悬浊液；在搅拌下，将50mg氯铱酸加入第一悬浊液中，反应3h得到第二悬浊液；将第二悬浊液转移至油浴中于160℃反应3h得到第三悬浊液；待第三悬浊液冷却至室温后，离心分离，10000rpm，3min，然后用水和乙醇的混合溶剂洗涤三次，最后在55℃干燥箱中干燥12h得到原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂。
对实施例4的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行线性扫描伏安、恒电流计时电位、高角环形暗场及且元素mapping成像、球差分析，结果与实施例1类似。
实施例5
室温下在含有80mL的乙二醇中加入42mg的TiB2和341mg的十六烷基三甲基溴化铵，然后超声分散3h得到第一悬浊液；在搅拌下，将50mg氯铱酸加入第一悬浊液中，反应3h得到第二悬浊液；将第二悬浊液转移至油浴中于160℃反应3h得到第三悬浊液；待第三悬浊液冷却至室温后，离心分离，10000rpm，3min，然后用水和乙醇的混合溶剂洗涤三次，最后在55℃干燥箱中干燥12h得到原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂。
对实施例5的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行线性扫描伏安、恒电流计时电位、高角环形暗场及且元素mapping成像、球差分析，结果与实施例1类似。
实施例6
室温下在含有80mL的乙二醇中加入42mg的TiB2和1364mg的十六烷基三甲基溴化铵，然后超声分散1h得到第一悬浊液；在搅拌下，将200mg氯铱酸加入第一悬浊液中，反应3h得到第二悬浊液；将第二悬浊液转移至油浴中于160℃反应3h得到第三悬浊液；待第三悬浊液冷却至室温后，离心分离，10000rpm，3min，然后用水和乙醇的混合溶剂洗涤三次，最后在55℃干燥箱中干燥12h得到原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂。
对实施例6的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行线性扫描伏安、恒电流计时电位、高角环形暗场及且元素mapping成像、球差分析，结果与实施例1类似。
实施例7
室温下在含有80mL的乙二醇中加入42mg的TiB2和341mg的十六烷基三甲基溴化铵，然后超声分散1h得到第一悬浊液；在搅拌下，将50mg氯铱酸加入第一悬浊液中，反应1h得到第二悬浊液；将第二悬浊液转移至油浴中于160℃反应3h得到第三悬浊液；待第三悬浊液冷却至室温后，离心分离，10000rpm，3min，然后用水和乙醇的混合溶剂洗涤三次，最后在55℃干燥箱中干燥12h得到原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂。
对实施例7的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行线性扫描伏安、恒电流计时电位、高角环形暗场及且元素mapping成像、球差分析，结果与实施例1类似。
实施例8
室温下在含有80mL的乙二醇中加入42mg的TiB2和341mg的十六烷基三甲基溴化铵，然后超声分散1h得到第一悬浊液；在搅拌下，将50mg氯化铱加入第一悬浊液中，反应3h得到第二悬浊液；将第二悬浊液转移至油浴中于160℃反应3h得到第三悬浊液；待第三悬浊液冷却至室温后，离心分离，10000rpm，3min，然后用水和乙醇的混合溶剂洗涤三次，最后在55℃干燥箱中干燥12h得到原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂。
对实施例8的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行线性扫描伏安、恒电流计时电位、高角环形暗场及且元素mapping成像、球差分析，结果与实施例1类似。
实施例9
室温下在含有80mL的乙二醇中加入42mg的TiB2和341mg的十六烷基三甲基溴化铵，然后超声分散1h得到第一悬浊液；在搅拌下，将50mg醋酸铱加入第一悬浊液中，反应3h得到第二悬浊液；将第二悬浊液转移至油浴中于160℃反应3h得到第三悬浊液；待第三悬浊液冷却至室温后，离心分离，10000rpm，3min，然后用水和乙醇的混合溶剂洗涤三次，最后在55℃干燥箱中干燥12h得到原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂。
对实施例9的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行线性扫描伏安、恒电流计时电位、高角环形暗场及且元素mapping成像、球差分析，结果与实施例1类似。
实施例10
室温下在含有80mL的乙二醇中加入42mg的TiB2和341mg的十六烷基三甲基溴化铵，然后超声分散1h得到第一悬浊液；在搅拌下，将50mg乙酰丙酮铱加入第一悬浊液中，反应3h得到第二悬浊液；将第二悬浊液转移至油浴中于160℃反应3h得到第三悬浊液；待第三悬浊液冷却至室温后，离心分离，10000rpm，3min，然后用水和乙醇的混合溶剂洗涤三次，最后在55℃干燥箱中干燥12h得到原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂。
对实施例10的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行线性扫描伏安、恒电流计时电位、高角环形暗场及且元素mapping成像、球差分析，结果与实施例1类似。
实施例11
室温下在含有80mL的乙二醇中加入42mg的TiB2和341mg的十六烷基三甲基溴化铵，然后超声分散1h得到第一悬浊液；在搅拌下，将50mg氯铱酸钾加入第一悬浊液中，反应3h得到第二悬浊液；将第二悬浊液转移至油浴中于160℃反应3h得到第三悬浊液；待第三悬浊液冷却至室温后，离心分离，10000rpm，3min，然后用水和乙醇的混合溶剂洗涤三次，最后在55℃干燥箱中干燥12h得到原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂。
对实施例11的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行线性扫描伏安、恒电流计时电位、高角环形暗场及且元素mapping成像、球差分析，结果与实施例1类似。
实施例12
室温下在含有80mL的乙二醇中加入42mg的TiB2和341mg的十六烷基三甲基溴化铵，然后超声分散1h得到第一悬浊液；在搅拌下，将50mg氧化铱加入第一悬浊液中，反应3h得到第二悬浊液；将第二悬浊液转移至油浴中于160℃反应3h得到第三悬浊液；待第三悬浊液冷却至室温后，离心分离，10000rpm，3min，然后用水和乙醇的混合溶剂洗涤三次，最后在55℃干燥箱中干燥12h得到原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂。
对实施例12的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行线性扫描伏安、恒电流计时电位、高角环形暗场及且元素mapping成像、球差分析，结果与实施例1类似。
实施例13
室温下在含有80mL的乙二醇中加入42mg的TiB2和341mg的十六烷基三甲基溴化铵，然后超声分散1h得到第一悬浊液；在搅拌下，将50mg铱酸锶加入第一悬浊液中，反应3h得到第二悬浊液；将第二悬浊液转移至油浴中于160℃反应3h得到第三悬浊液；待第三悬浊液冷却至室温后，离心分离，10000rpm，3min，然后用水和乙醇的混合溶剂洗涤三次，最后在55℃干燥箱中干燥12h得到原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂。
对实施例13的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行线性扫描伏安、恒电流计时电位、高角环形暗场及且元素mapping成像、球差分析，结果与实施例1类似。
实施例14
室温下在含有80mL的乙二醇中加入42mg的TiB2和341mg的十六烷基三甲基溴化铵，然后超声分散1h得到第一悬浊液；在搅拌下，将50mg铱酸镨加入第一悬浊液中，反应3h得到第二悬浊液；将第二悬浊液转移至油浴中于160℃反应3h得到第三悬浊液；待第三悬浊液冷却至室温后，离心分离，10000rpm，3min，然后用水和乙醇的混合溶剂洗涤三次，最后在55℃干燥箱中干燥12h得到原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂。
对实施例14的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行线性扫描伏安、恒电流计时电位、高角环形暗场及且元素mapping成像、球差分析，结果与实施例1类似。
实施例15
室温下在含有80mL的乙二醇中加入42mg的TiB2和341mg的十六烷基三甲基溴化铵，然后超声分散1h得到第一悬浊液；在搅拌下，将50mg氯铱酸加入第一悬浊液中，反应3h得到第二悬浊液；将第二悬浊液转移至油浴中于120℃反应3h得到第三悬浊液；待第三悬浊液冷却至室温后，离心分离，10000rpm，3min，然后用水和乙醇的混合溶剂洗涤三次，最后在55℃干燥箱中干燥12h得到原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂。
对实施例15的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行线性扫描伏安、恒电流计时电位、高角环形暗场及且元素mapping成像、球差分析，结果与实施例1类似。
实施例16
室温下在含有80mL的乙二醇中加入42mg的TiB2和341mg的十六烷基三甲基溴化铵，然后超声分散1h得到第一悬浊液；在搅拌下，将50mg氯铱酸加入第一悬浊液中，反应3h得到第二悬浊液；将第二悬浊液转移至油浴中于200℃反应3h得到第三悬浊液；待第三悬浊液冷却至室温后，离心分离，10000rpm，3min，然后用水和乙醇的混合溶剂洗涤三次，最后在55℃干燥箱中干燥12h得到原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂。
对实施例16的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行线性扫描伏安、恒电流计时电位、高角环形暗场及且元素mapping成像、球差分析，结果与实施例1类似。
实施例17
室温下在含有80mL的乙二醇中加入42mg的TiB2和341mg的十六烷基三甲基溴化铵，然后超声分散1h得到第一悬浊液；在搅拌下，将50mg氯铱酸加入第一悬浊液中，反应3h得到第二悬浊液；将第二悬浊液转移至油浴中于160℃反应6h得到第三悬浊液；待第三悬浊液冷却至室温后，离心分离，10000rpm，3min，然后用水和乙醇的混合溶剂洗涤三次，最后在55℃干燥箱中干燥12h得到原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂。
对实施例17的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行线性扫描伏安、恒电流计时电位、高角环形暗场及且元素mapping成像、球差分析，结果与实施例1类似。
实施例18
室温下在含有80mL的乙二醇中加入42mg的TiB2和341mg的十六烷基三甲基溴化铵，然后超声分散1h得到第一悬浊液；在搅拌下，将50mg氯铱酸加入第一悬浊液中，反应3h得到第二悬浊液；将第二悬浊液转移至油浴中于160℃反应3h得到第三悬浊液；待第三悬浊液冷却至室温后，离心分离，10000rpm，3min，然后用水和丙酮的混合溶剂洗涤三次，最后在55℃干燥箱中干燥12h得到原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂。
对实施例18的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行线性扫描伏安、恒电流计时电位、高角环形暗场及且元素mapping成像、球差分析，结果与实施例1类似。
实施例19
室温下在含有80mL的乙二醇中加入42mg的TiB2和341mg的十六烷基三甲基溴化铵，然后超声分散1h得到第一悬浊液；在搅拌下，将50mg氯铱酸加入第一悬浊液中，反应3h得到第二悬浊液；将第二悬浊液转移至油浴中于160℃反应3h得到第三悬浊液；待第三悬浊液冷却至室温后，离心分离，10000rpm，3min，然后用水和乙醇的混合溶剂洗涤三次，最后在80℃干燥箱中干燥12h得到原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂。
对实施例19的原子级分散Ti位点修饰的Ir基质子交换膜水电解制氢阳极催化剂进行线性扫描伏安、恒电流计时电位、高角环形暗场及且元素mapping成像、球差分析，结果与实施例1类似。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种原子级分散的铱基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A)将TiB2和表面活性剂分散于乙二醇中，得到第一悬浊液；所述表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵或聚乙烯吡咯烷酮；所述TiB2与乙二醇的质量体积比为1mg：100mL～1mg：4mL；
B)将所述第一悬浊液与铱前驱体混合，得到第二悬浊液；
C)将所述第二悬浊液进行回流反应，得到第三悬浊液；
D)将所述第三悬浊液离心分离、洗涤后干燥，得到原子级分散的铱基复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂与所述铱前驱体的摩尔比为3:1～200:1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铱前驱体选自氯铱酸、氯化铱、乙酰丙酮铱、醋酸铱、氯铱酸钾、氯铱酸钠、氧化铱、铱酸锶、铱酸钡、铱酸锂、铱酸钾和铱酸镨中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤C)中，所述回流反应为油浴回流反应，所述油浴反应的温度为100～200℃，时间为3～6h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)中，所述分散的时间为1～3h，步骤B)中，所述混合的时间为1～3h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离心分离的转速为10000～30000rpm，时间为1～5min；所述洗涤的试剂为体积比为1:1的无水乙醇和丙酮中的一种或两种与水的混合溶剂，所述洗涤的次数为3～5次；所述干燥的温度为50～100℃，时间为12～24h。
7.权利要求1～6任一项所述的制备方法所制备的原子级分散的铱基复合材料在水电解阳极析氧反应中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210054331.8A CN114700073B (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 原子级分散的铱基复合材料的制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210054331.8A CN114700073B (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 原子级分散的铱基复合材料的制备方法及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114700073A CN114700073A (zh) | 2022-07-05 |
| CN114700073B true CN114700073B (zh) | 2023-12-19 |
Family
ID=82167680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210054331.8A Active CN114700073B (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 原子级分散的铱基复合材料的制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114700073B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1927451A (zh) * | 2006-09-22 | 2007-03-14 | 中国海洋大学 | 一种纳米粉体的制备方法 |
| CN104209121A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-12-17 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种用于水电解的IrO2催化剂及其制备方法 |
| CN107893239A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-04-10 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 兼具高活性及稳定性的负载型Ir/TiN析氧催化剂及其制备方法 |
| CN112108145A (zh) * | 2019-06-19 | 2020-12-22 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种氧化铝负载铱团簇催化剂及其制备与应用 |
| EP3825443A1 (en) * | 2019-11-22 | 2021-05-26 | Korea Institute of Energy Research | Method of preparing catalyst for pem water electrolysis and catalyst for pem water electrolysis |
| WO2022188278A1 (zh) * | 2021-03-10 | 2022-09-15 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种金属氧化物负载的铱/钌基催化剂的制备方法及装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8946116B2 (en) * | 2006-09-22 | 2015-02-03 | Ocean University Of China | Nanometer powder catalyst and its preparation method |
-
2022
- 2022-01-18 CN CN202210054331.8A patent/CN114700073B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1927451A (zh) * | 2006-09-22 | 2007-03-14 | 中国海洋大学 | 一种纳米粉体的制备方法 |
| CN104209121A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-12-17 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种用于水电解的IrO2催化剂及其制备方法 |
| CN107893239A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-04-10 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 兼具高活性及稳定性的负载型Ir/TiN析氧催化剂及其制备方法 |
| CN112108145A (zh) * | 2019-06-19 | 2020-12-22 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种氧化铝负载铱团簇催化剂及其制备与应用 |
| EP3825443A1 (en) * | 2019-11-22 | 2021-05-26 | Korea Institute of Energy Research | Method of preparing catalyst for pem water electrolysis and catalyst for pem water electrolysis |
| WO2022188278A1 (zh) * | 2021-03-10 | 2022-09-15 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种金属氧化物负载的铱/钌基催化剂的制备方法及装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "Boosted Performance of Ir Species by Employing TiN as the Support toward Oxygen Evolution Reaction";Guoqiang Li et al;《ACS Appl. Mater. Interfaces》;第10卷;摘要，第38118页第1-2段，第2小节，第3.1小节，第4小节 * |
| "具有核壳结构IrO2@Ti的电解水析氧催化剂的研究";孙良良等;《中国陶瓷》;第53卷;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114700073A (zh) | 2022-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110961162B (zh) | 一种催化剂载体、贵金属催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN103394350A (zh) | 一种钛钨氧化物包覆碳纳米管载铂电催化剂的制备方法 | |
| CN115465904B (zh) | 一种强分散制备纳米二氧化铱的工艺 | |
| CN110586127B (zh) | 一种铂钴双金属纳米空心球的制备方法及其应用 | |
| CN113437305A (zh) | 一种2D-Co@NC复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN115369422A (zh) | 一种低铱电解水催化剂、其制备方法和应用 | |
| CN113235108B (zh) | 一种MXene负载贵金属团簇催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113258085A (zh) | 一种含氧硅纳米片负载型贵金属催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114700073B (zh) | 原子级分散的铱基复合材料的制备方法及其应用 | |
| CN114864959B (zh) | 一种多孔n-c框架负载的氧族元素修饰的过渡金属单原子催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114481204B (zh) | 一种磷化钴负载贵金属纳米材料的制备 | |
| CN116130686A (zh) | 一种基于功能化mof的单原子催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN115558954A (zh) | 一种氧掺杂碳纳米片负载钯单原子催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111686727B (zh) | 一种负载型析氧催化剂及水电解器膜电极的制备方法 | |
| CN113215616A (zh) | 一种IrCoFe@MXene复合催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114990565B (zh) | 一种钌掺杂的棒状锂锰尖晶石电催化剂的制备方法与应用 | |
| CN115505951B (zh) | 一种多孔氧化铱纳米材料、其制备方法和应用 | |
| Wu et al. | Ultralow platinum-loading PtPdRu@ PtRuIr/C catalyst with excellent CO tolerance and high performance for the methanol oxidation reaction | |
| CN112615012B (zh) | 一种低铂燃料电池催化剂Pt/DC-N的制备方法 | |
| CN112110497B (zh) | 一种镧系金属掺杂钴酸镧型纳米管材料及其制备方法、以及电解水制氢的方法 | |
| CN114045528B (zh) | 一种酸性介质中电解水阳极催化剂的制备方法 | |
| CN116288495A (zh) | 离子交换法制备表面金属原子掺杂的Ru基氧化物催化剂的方法及应用 | |
| CN118127551A (zh) | 无负载型Ir基纳米催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN117448845A (zh) | 一种三元电解水催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN117165997A (zh) | 一种二氧化锡负载铱的催化剂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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |