CN116837406A - 一种磷化镍基底负载铁钴氧化物电解海水析氧催化剂及制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电催化领域，尤其是一种磷化镍基底负载铁钴氧化物电解海水析氧催化剂及制备方法和应用。催化剂为表面形成纳米颗粒的层状结构，且具有多孔的磷化镍基底负载铁钴氧化物材料。本发明在海水电解中展现超长时间的稳定性，并且具有制备条件温和、工艺流程简单、能耗低、批次间重复性和降低反应过电势等优势。其优秀稳定性和催化性能，有望于电催化分解海水制氢领域得到广泛应用。
Description
技术领域
本发明涉及电催化领域，尤其是一种磷化镍基底负载铁钴氧化物电解海水析氧催化剂及制备方法和应用。
背景技术
随着化石能源的不断消耗，以及随之产生的环境恶化问题，寻找清洁的、可替代的可再生能源已经迫在眉睫。氢气作为一种清洁无污染的可持续燃料，被视为未来社会最具有潜力的替代能源。因而，氢气的生产与利用所涉及的电解水制氢研究受到当今科研工作者的广泛关注。
海水作为地球上分布最广，储量最丰富的水资源，通过电解海水制氢能够实现氢能源的绿色可持续制备。电解海水相比于电解淡水制氢有三个明显的优势：(1)充分利用丰富的海水资源，节约淡水资源。(2)海水中还有丰富的电解质(相当于0.5M的氯化钠水溶液)，具有较好的导电性，可以节约所需添加的电解质。(3)将电解海水装置与燃料电池相结合，将电解所得的氢气转换为电力和水。这也是一种有效的海水淡化策略。目前，电解海水制氢面临的主要问题是高能耗。海水的电解需要较高的过电位，反应动力学过程缓慢，阻碍了海水的高效电解制氢。此外，由于海水呈中性偏弱碱性，并且成分复杂，含有许多金属阳离子(如Na+、K+、Ca2+等)和阴离子(如Cl–、SO4 2–、Br–等)。这些成分的存在使得催化剂在催化活性以及稳定性方面面临更大的考验。目前常用的电解水催化剂有铂、铑、钌、铱等贵金属基催化剂。
虽然这些贵金属催化剂具有优良的电解水催化性能。然而，这些贵金属催化剂有许多局限性。储量低、价格高、稳定性差等限制了其广泛使用。在过去的几十年中，许多研究都集中在开发基于非贵金属的高性能电催化剂上。过渡金属材料由于其较高的活性和较低的价格，越来越多地用于能量转换和储能领域。过渡金属硫化物、氧化物、碳化物、氮化物和磷化物都表现出良好的电催化活性。其中，金属磷化物比其他纳米电催化剂具有更好的活性和稳定性。例如，专利201910958991.7公开了一种自支撑的花状磷化镍和磷酸亚铁异质结构的全解水电催化剂。专利201710029811.8公开了一种自支撑磷化镍纳米片材电解水催化剂。此外文献“Bifunctional nickel phosphide nanocatalysts supported on carbonfiber paper for highly efficient and stable overall water splitting”报道了一种在碳纤维纸基底上负载了Ni-P纳米片(CP@Ni-P)的析氧催化剂。其中经过酸处理的CP具有丰富的表面缺陷和氧空位，能够作为电沉积镍的生长点。所制备CP@Ni-P电极显示出优异的OER催化性能。在1.0M KOH中，以300mV的低过电位提供了50.4mA/cm2的高电流密度。在10mA/cm2的电流密度下的稳定性测试中保持100h后，催化性能保留98％。文献“Yu L,Wu L,Song S,et al.Hydrogen Generation from Seawater Electrolysis over a Sandwich-like NiCoN|NiXP|NiCoN Microsheet Array Catalyst[J].ACS Energy Letters,2020,5(8):2681-2689.”报道了一种类似三明治结构的用氮化钴镍(NiCoN)纳米颗粒装饰磷化镍(NiP)微片阵列纳米结构析氢催化剂，表现出优秀的HER催化性能和稳定性，提供10mA/cm2的电流密度所需过电位为165mV。在10mA/cm2的电流密度下保持24h后，催化性能衰减5％。相较于一般的纳米催化剂而言，利用溶剂热法得到的自支撑电催化剂，使用过程中不需要使用粘结剂，并且避免了复杂的涂覆过程，从而获得了更好的催化活性和稳定性。目前为了推动电解海水制氢工艺的工业化，要求催化剂在高电流密度(电流密度≥500mA/cm2)下，所需过电位低(过电位≤300mV)，并且能够尽可能保持长期催化性能不衰减。上述所提到的催化剂在催化性能及稳定性方面仍有很多不足，例如适用电流密度过低仅10-100mA/cm2，并且难以保持长期稳定性，在20-100小时的稳定性测试后性能就出现衰减等问题。
发明内容
基于此，本发明的目的在于提供一种磷化镍基底负载铁钴氧化物电解海水析氧催化剂及制备方法和应用。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种磷化镍基底负载铁钴氧化物电解海水析氧催化剂的制备方法，
1)将镍基(NF)浸入酸溶液中处理1～60min，处理后的镍基清洗后干燥；
2)将上述干燥后经酸处理的镍基置于管式炉中，在次磷酸钠存在、并通惰性气体保护下高温退火，冷却至室温，获得前驱体；
3)将步骤2)获得前驱体和经分散剂分散处理获得含钴盐和铁盐溶液置于水热釜中，密封水热反应，而后将反应后产物清洗干燥，干燥后前驱体置于高温炉中在空气中氧化，冷却至室温后得到磷化镍基底负载铁钴氧化物催化剂。
所述步骤(1)中酸溶液浓度为1～5mol/L，酸为盐酸、醋酸、硝酸中的一种或几种的组合；所述经处理后镍基分别用去离子水和丙酮洗涤2～3次，常温干燥，待用。
所述步骤(2)中在惰性气体保护下，退火温度为200～500℃，退火时间为0.5～5h，升温速率为2～20℃/min，然后自然冷却到室温。
所述将干燥后的镍基，放置在管式炉气体流向的下游，次磷酸钠置于管式炉上游，其中，次磷酸钠的质量为0.1～1g/cm2NF。
所述步骤(2)中退火过程中惰性气体为Ar气、N2气、He气中的一种或几种组合。
所述步骤(3)中分散剂分散处理获得含钴盐和铁盐溶液为将分散剂、钴盐和铁盐加入至溶液中，其中，分散剂、铁盐和钴盐的摩尔比为0.2～2:0.5～2:0.5～2，溶液为按质量比为50:1～20:1的多元醇和去离子水。
所述多元醇为甲醇、乙二醇、丙三醇、丁四醇中的一种或几种组合。
所述步骤(3)中钴盐为硫酸钴、硝酸钴、醋酸钴或氯化钴中的一种或几种组合，铁盐为硝酸铁、氯化铁、硫酸铁中的一种或几种组合，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮；其中，钴盐在溶液中的质量分数为0.3～1.8％；铁盐在在溶液中的质量分数为0.55～3.3％；分散剂在溶液中的质量分数为0.25～1.5％。
所述步骤(3)中水热的温度为120～220℃，水热的时间为2～24h；所述空气中氧化中温度为200～500℃，反应时间为5～60分钟，升温速率为2～20℃/min，然后自然冷却到室温。
一种所述方法制备所得磷化镍基底负载铁钴氧化物催化剂，所述方法所得表面形成纳米颗粒的层状结构，且具有多孔的磷化镍基底负载铁钴氧化物催化剂。
一种所述催化剂的应用，所得催化剂在作为电解海水析氧催化剂中的应用。
所述电解海水pH值范围宽泛为10-14。
相对于现有技术，本发明所提供的制备方法具有以下优势：
(1)本发明催化剂通过水热法负载铁钴氧化物的纳米颗粒层，这种独特的结构能够提供大的比表面积，暴露更多活性位点，降低反应过程中的传质阻力，可以有效改善催化剂电解水及电解海水的性能。同时制备的材料为自支撑结构，催化剂直接生长在镍网表面，无需粘结剂，不易脱落，使得催化剂稳定性也得到了明显提升。
(2)本发明所制得的催化剂表现出优秀的析氧催化活性，在碱性海水中表现出良好的析氧活性，提供100mA/cm2的电流密度，仅需256mV的低过电为。即使在400mA/cm2的高电流密度下，也仅需265mV的过电位。并且能够在100mA/cm2电流密度下，保持超过500h催化性能机会没有衰退。
(3)本发明催化剂制备所用的原材料价格低廉，且无毒，对环境友好。
(4)本发明催化剂制备过程简单便捷，无需大型装置设备，制备成本较低。
附图说明
图1为本发明实施例1合成的磷化镍负载铁钴氧化物的扫描电子显微镜(SEM)图。
图2为本发明实施例2合成的磷化镍负载铁钴氧化物的X射线衍射(XRD)图。
图3为本发明实施例3合成的磷化镍负载铁钴氧化物在碱性电解液环境(1.0mol/LKOH)，模拟海水(0.5mol/L NaCl)和碱性海水(1.0mol/LKOH+seawater)中的析氧性能图。
图4为本发明实施例4合成的磷化镍负载铁钴氧化物在碱性电解液环境(1.0mol/LKOH)，模拟海水(0.5mol/L NaCl)和碱性海水(1.0mol/L KOH+seawater)中全解海水性能图。
图5为本发明实施5合成的磷化镍负载铁钴氧化物在碱性海水(1.0mol/L KOH+seawater)中全解水稳定性图
图6为本发明实施6合成的镍负载铁钴氧化物在碱性海水(1.0mol/L KOH+seawater)中全解海水稳定性图
图7为本发明实施例1、6和7合成的(a)磷化镍负载铁钴氧化物(b)镍负载铁钴氧化物(c)磷化镍催化剂在碱性电解液环境(1.0mol/L KOH)中的析氧性能图
图8为本发明实施例1、6和7合成的(a)磷化镍负载铁钴氧化物(b)镍负载铁钴氧化物(c)磷化镍催化剂的扫描电子显微镜(SEM)图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但该实施例并不以任何形式限制本发明。
本发明催化剂制备方法包含以下步骤：(1)将经过前期处理的镍网，和次磷酸钠置于管式炉中高温退火并通惰性气体保护，冷却至室温；(2)上述产物和分散剂分散的钴盐和铁盐溶液置于水热釜中一定温度下反应，反应后降至室温，得到前驱体。将前驱体置于高温炉中在空气中氧化，冷却至室温后得到磷化镍基底负载铁钴氧化物电解海水析氧催化剂。本发明在海水电解中展现超长时间的稳定性，并且具有制备条件温和、工艺流程简单、能耗低、批次间重复性和降低反应过电势等优势。其优秀稳定性和催化性能，有望于电催化分解海水制氢领域得到广泛应用。
实施例1
水热法制备磷化镍基底负载铁钴氧化物电解海水析氧催化剂的方法，包括以下步骤：
将所购买的商业镍网裁剪成2×4cm大小。取一片2×4cm大小的镍网置于1mol/L醋酸溶液中，常温条件下反应30分钟。反应完成后所得的镍网，经去离子水和乙醇分别洗涤3次，洗涤后常温干燥。将干燥后的镍网，放置在管式炉气体流向的下游，500mg次磷酸钠置于管式炉上游，程序升温至400℃，反应2h，升温速率为10℃/min，然后自然冷却到室温，即为前驱体。分别称取312mg的乙酸钴、506mg的九水合硝酸铁以及240mg聚乙烯吡咯烷酮溶解于40ml乙二醇和0.8ml去离子水的混合液中，搅拌均匀。将所得混合溶液置于聚四氟乙烯内衬的水热釜中，并将所得的前驱体放入水热釜中，密封。将反应釜放置于180℃烘箱中反应5h后，自然降温至室温后。将产物取出，将所得产物用乙醇洗涤3次，干燥，得黑色前驱体。在空气条件下，将所得干燥后的黑色前驱体，置入管式炉中央，程序升温至300℃，反应10分钟，升温速率为5℃/min，然后自然冷却到室温，得到最终催化剂(FeCoOx—NiPx/NF)(参见图1)。
由图1可见铁钴氧化物纳米颗粒层有序地固定在磷化镍的表面，磷化镍的结构也保持完好。
实施例2
将所购买的商业镍网裁剪成2×4cm大小。取一片2×4cm大小的镍网置于5mol/L醋酸溶液中，常温条件下反应30分钟。反应完成后所得的镍网，经去离子水和乙醇分别洗涤3次，洗涤后常温干燥。将干燥后的镍网，放置在管式炉气体流向的下游，500mg次磷酸钠置于管式炉上游，程序升温至500℃，反应2h，升温速率为10℃/min，然后自然冷却到室温，即为前驱体。分别称取312mg的乙酸钴、506mg的九水合硝酸铁以及240mg聚乙烯吡咯烷酮溶解于40ml乙二醇和0.8ml去离子水的混合液中，搅拌均匀。将所得混合溶液置于聚四氟乙烯内衬的水热釜中，并将所得的前驱体放入水热釜中，密封。将反应釜放置于180℃烘箱中反应5h后，自然降温至室温后。将产物取出，将所得产物用乙醇洗涤3次，干燥，得黑色前驱体。在空气条件下，将所得干燥后的黑色前驱体，置入管式炉中央，程序升温至300℃，反应10分钟，升温速率为5℃/min，然后自然冷却到室温，得到最终催化剂(参见图2)。
由图2可见，XRD中的特征衍射峰分别对应了Fe2O3,CoO,Ni2P和Ni5P4共存
实施例3
将所购买的商业镍网裁剪成2×4cm大小。取一片2×4cm大小的镍网置于5mol/L醋酸溶液中，常温条件下反应30分钟。反应完成后所得的镍网，经去离子水和乙醇分别洗涤3次，洗涤后常温干燥。将干燥后的镍网，放置在管式炉气体流向的下游，500mg次磷酸钠置于管式炉上游，程序升温至450℃，反应2h，升温速率为10℃/min，然后自然冷却到室温，即为前驱体。分别称取312mg的乙酸钴、506mg的九水合硝酸铁以及240mg聚乙烯吡咯烷酮溶解于40ml乙二醇和0.8ml去离子水的混合液中，搅拌均匀。将所得混合溶液置于聚四氟乙烯内衬的水热釜中，并将所得的前驱体放入水热釜中，密封。将反应釜放置于180℃烘箱中反应5h后，自然降温至室温后。将产物取出，将所得产物用乙醇洗涤3次，干燥，得黑色前驱体。在空气条件下，将所得干燥后的黑色前驱体，置入管式炉中央，程序升温至300℃，反应10分钟，升温速率为5℃/min，然后自然冷却到室温，得到最终催化剂。
利用上述实施例制备获得催化剂进行性能测试：
取实施例3中获得催化剂1×1cm直接作为工作电极。电化学测试在辰华CHI-660E电化学工作站上进行，采用三电极测试体系，Hg/HgO作为参比电极，Pt片作为对电极，以组装的三电极分别测试在1.0mol/L KOH水溶液，或碱性模拟海水(1.0mol/L KOH+0.5mol/LNaCl)或碱性海水(1.0mol/L KOH+海水(seawater))作为碱性电解液下的析氧性能：
OER极化曲线的测试范围为1.2至1.7V(相对于可逆氢电极)，扫描速率恒定为5mV/s。
由图3可见，在碱性海水中，由于一些不溶性残留物，活性略有下降。即使在这种较差的情况下，磷化镍负载铁钴氧化物电极提供100mA/cm2的电流密度仅需256mV的低过电位。
实施例4
将所购买的商业镍网裁剪成2×4cm大小。取一片2×4cm大小的镍网置于5mol/L醋酸溶液中，常温条件下反应30分钟。反应完成后所得的镍网，经去离子水和乙醇分别洗涤3次，洗涤后常温干燥。将干燥后的镍网，放置在管式炉气体流向的下游，500mg次磷酸钠置于管式炉上游，程序升温至200℃，反应2h，升温速率为10℃/min，然后自然冷却到室温，即为前驱体。分别称取624mg的乙酸钴、1012mg的九水合硝酸铁以及480mg聚乙烯吡咯烷酮溶解于40ml乙二醇和0.8ml去离子水的混合液中，搅拌均匀。将所得混合溶液置于聚四氟乙烯内衬的水热釜中，并将所得的前驱体放入水热釜中，密封。将反应釜放置于220℃烘箱中反应5h后，自然降温至室温后。将产物取出，将所得产物用乙醇洗涤3次，干燥，得黑色前驱体。在空气条件下，将所得干燥后的黑色前驱体，置入管式炉中央，程序升温至300℃，反应10分钟，升温速率为5℃/min，然后自然冷却到室温，得到最终催化剂。
利用上述实施例制备获得催化剂进行性能测试：
取实施例4获得的催化剂样品取1×1cm直接作为工作电极。电化学测试在辰华CHI-660E电化学工作站上进行，采用两电极测试体系，使用NiMoO4-P/Ni催化剂同时作为参比电极和对电极；与上述实例4中获得的催化剂组成两电极体系，分别使用1.0mol/L KOH水溶液，或碱性模拟海水(1.0mol/L KOH+0.5mol/L NaCl)或碱性海水(1.0mol/L KOH+海水(seawater))作为碱性电解液进行测试，极化曲线的测试范围为1.2至1.7V(相对于可逆氢电极)。采用两电极恒电流计时电势法进行稳定性测试，实施例4中的样品作为阳极，另使用NiMoO4-P/Ni催化剂作为阴极，碱性海水(1.0mol/L KOH)作为电解液，在100mA/cm2电流密度下进行。
由图4可见，在1M KOH中，该电解器提供100mA/cm2的电流密度，所需的电压仅1.60V。而在碱性海水中，尽管受到了多种杂离子和不溶性物质的影响，提供100mA/cm2的电流密度，也仅需1.62V的低电压。
实施例5
将所购买的商业镍网裁剪成2×4cm大小。取一片2×4cm大小的镍网置于5mol/L醋酸溶液中，常温条件下反应30分钟。反应完成后所得的镍网，经去离子水和乙醇分别洗涤3次，洗涤后常温干燥。将干燥后的镍网，放置在管式炉气体流向的下游，500mg次磷酸钠置于管式炉上游，程序升温至200℃，反应4h，升温速率为20℃/min，然后自然冷却到室温，即为前驱体。分别称取312mg的乙酸钴、506mg的九水合硝酸铁以及240mg聚乙烯吡咯烷酮溶解于40ml乙二醇和0.8ml去离子水的混合液中，搅拌均匀。将所得混合溶液置于聚四氟乙烯内衬的水热釜中，并将所得的前驱体放入水热釜中，密封。将反应釜放置于220℃烘箱中反应6h后，自然降温至室温后。将产物取出，将所得产物用乙醇洗涤3次，干燥，得黑色前驱体。在空气条件下，将所得干燥后的黑色前驱体，置入管式炉中央，程序升温至300℃，反应10分钟，升温速率为5℃/min，然后自然冷却到室温，得到最终催化剂。
利用上述实施例制备获得催化剂进行性能测试：
实施例5中的样品取1×1cm直接作为工作电极。电化学测试在辰华CHI-660E电化学工作站上进行，采用两电极恒电流计时电势法进行稳定性测试，实施例5中的样品作为阳极，使用NiMoO4-P/Ni催化剂作为阴极，碱性海水(1.0mol/L KOH+海水(seawater))作为电解液，在100mA/cm2电流密度下进行稳定性测试。
由图5可见，在碱性海水中，FeCoOx-NiPx/NF‖NiMoO4-P/NF电解器在碱性海水中的电流密度为100mA/cm2时，显示出超过500小时的出色稳定性，稳定性测试后性能几乎没有衰减。
实施例6
作为对比样，制备镍负载铁钴氧化物催化剂，具体制备方法如下：
将所购买的商业镍网裁剪成2×4cm大小。取一片2×4cm大小的镍网置于5mol/L醋酸溶液中，常温条件下反应30分钟。反应完成后所得的镍网，经去离子水和乙醇分别洗涤3次，洗涤后常温干燥，即为前驱体。分别称取312mg的乙酸钴、506mg的九水合硝酸铁以及240mg聚乙烯吡咯烷酮溶解于40ml乙二醇和0.8ml去离子水的混合液中，搅拌均匀。将所得混合溶液置于聚四氟乙烯内衬的水热釜中，并将所得的前驱体放入水热釜中，密封。将反应釜放置于180℃烘箱中反应5h后，自然降温至室温后。将产物取出，将所得产物用乙醇洗涤3次，干燥，得黑色前驱体。在空气条件下，将所得干燥后的黑色前驱体，置入管式炉中央，程序升温至300℃，反应10分钟，升温速率为5℃/min，然后自然冷却到室温，得到最终催化剂(FeCoOx—Ni/NF)。
利用上述实施例制备获得催化剂进行性能测试：
实施例6中的样品取1×1cm直接作为工作电极。电化学测试在辰华CHI-660E电化学工作站上进行，采用两电极恒电流计时电势法进行稳定性测试，实施例6中的样品作为阳极，使用NiMoO4-P/Ni催化剂作为阴极，碱性海水(1.0mol/L KOH+seawater)作为电解液，在100mA/cm2电流密度下进行稳定性测试。
由图6可见，在碱性海水中，FeCoOx-Ni/NF‖NiMoO4-P/NF电解器在碱性海水中的电流密度为100mA/cm2时，在150h后所需电势出现明显上升的趋势，说明在150h后已经出现明显的催化活性损失。
实施例7
作为对比样，制备磷化镍催化剂，具体制备方法如下：
将所购买的商业镍网裁剪成2×4cm大小。取一片2×4cm大小的镍网置于5mol/L醋酸溶液中，常温条件下反应30分钟。反应完成后所得的镍网，经去离子水和乙醇分别洗涤3次，洗涤后常温干燥。将干燥后的镍网，放置在管式炉气体流向的下游，500mg次磷酸钠置于管式炉上游，程序升温至200℃，反应4h，升温速率为20℃/min，然后自然冷却到室温，即为催化剂(NiPx/NF)。
实施例8
利用实施例1、6和7制备获得的催化剂进行性能测试：
实施例1、6和7中获得催化剂1×1cm直接作为工作电极。电化学测试在辰华CHI-660E电化学工作站上进行，采用三电极测试体系，Hg/HgO作为参比电极，Pt片作为对电极，以组装的三电极体系在1.0mol/L KOH水溶液作为碱性电解液下测试催化剂的析氧性能：
OER极化曲线的测试范围为1.2至1.7V(相对于可逆氢电极)，扫描速率恒定为5mV/s。
由图7可见，在1.0mol/L KOH水溶液中，由于铁钴氧化物的引入是的电极催化性能得到明显提升，提供100mA/cm2的电流密度所需过电位，远低于NiPx/NF催化剂。但是由于使用的是纯镍基底，没有磷化镍的因素，使得电极催化性能明显低于FeCoOx-NiPx/NF。由此可见，由于铁钴氧化物的引入和磷化镍作为基底使的电极催化性能得到明显提升，提供100mA/cm2的电流密度仅需246mV的低过电位，远低于FeCoOx-Ni/NF和NiPx/NF催化剂。
由图8可见，磷化镍可以清楚地看到NF的表面有一个致密的磷化物层。这种致密的磷化层具有良好的导电性和稳定的催化剂载体。而FeCoOx-NiPx/NF催化剂表面，一层铁钴氧化物纳米颗粒层有序地固定在磷化镍基底的表面，磷化镍基底的结构也保持完好。FeCoOx-Ni/NF的SEM图像显示，许多超薄纳米片均匀地生长在泡沫镍上，这与基底的不同有之间联系。
综上所述。通过以磷化镍为基底上锚定FeCoOx纳米颗粒，制备了一种多层电催化剂。Fe、Co和P的引入对提高催化性能起到了至关重要的作用。所得到的催化剂展示出优秀的电解水催化活性和稳定性。以上对本发明的一个实施例过程的详细描述，但所述内容仅为本发明制备的得到的催化剂在较佳制备条件下的实施例，不能被认为用于限制本发明的实施范围。故依本发明申请范围内所做的变动与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种磷化镍基底负载铁钴氧化物电解海水析氧催化剂的制备方法，其特征在于：
1)将镍基浸入酸溶液中处理1～60min，处理后的镍基清洗后干燥；
2)将上述干燥后经酸处理的镍基置于管式炉中，在次磷酸钠存在、并通惰性气体保护下高温退火，冷却至室温，获得前驱体；
3)将步骤2)获得前驱体和经分散剂分散处理获得含钴盐和铁盐溶液置于水热釜中，密封水热反应，而后将反应后产物清洗干燥，干燥后前驱体置于高温炉中在空气中氧化，冷却至室温后得到磷化镍基底负载铁钴氧化物催化剂。
2.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中酸溶液浓度为1～5mol/L，酸为盐酸、醋酸、硝酸中的一种或几种的组合；所述经处理后镍基分别用去离子水和丙酮洗涤2～3次，常温干燥，待用。
3.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中在惰性气体保护下，退火温度为200～500℃，退火时间为0.5～5h，升温速率为2～20℃/min，然后自然冷却到室温。
4.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述将干燥后的镍基，放置在管式炉气体流向的下游，次磷酸钠置于管式炉上游，其中，次磷酸钠的质量为0.1～1g/cm2NF。
5.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中分散剂分散处理获得含钴盐和铁盐溶液为将分散剂、钴盐和铁盐加入至溶液中，其中，分散剂、铁盐和钴盐的摩尔比为0.2～2:0.5～2:0.5～2，溶液为按质量比为50:1～20:1的多元醇和去离子水。
6.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中钴盐为硫酸钴、硝酸钴、醋酸钴或氯化钴中的一种或几种组合，铁盐为硝酸铁、氯化铁、硫酸铁中的一种或几种组合，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮；其中，钴盐在溶液中的质量分数为0.3～1.8％；铁盐在在溶液中的质量分数为0.55～3.3％；分散剂在溶液中的质量分数为0.25～1.5％。
7.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中水热的温度为120～220℃，水热的时间为2～24h；所述空气中氧化中温度为200～500℃，反应时间为5～60分钟，升温速率为2～20℃/min，然后自然冷却到室温。
8.一种权利要求1所述方法制备所得磷化镍基底负载铁钴氧化物催化剂，其特征在于：按权利要求1所述方法所得表面形成纳米颗粒的层状结构，且具有多孔的磷化镍基底负载铁钴氧化物催化剂。
9.一种权利要求8所述催化剂的应用，其特征：所得催化剂在作为电解海水析氧催化剂中的应用。
10.按权利要求9所述催化剂的应用，其特征在于：所述电解海水pH值范围宽泛为10-14。
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| CN202210295722.9A Pending CN116837406A (zh) | 2022-03-23 | 2022-03-23 | 一种磷化镍基底负载铁钴氧化物电解海水析氧催化剂及制备和应用 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN116837406A (zh) |
-
2022
- 2022-03-23 CN CN202210295722.9A patent/CN116837406A/zh active Pending
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