CN117753434A - 一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法与应用 - Google Patents
一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117753434A CN117753434A CN202311676282.2A CN202311676282A CN117753434A CN 117753434 A CN117753434 A CN 117753434A CN 202311676282 A CN202311676282 A CN 202311676282A CN 117753434 A CN117753434 A CN 117753434A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coni
- ldh
- doped
- moc
- ethanol solvent
- 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
Links
- 229910002441 CoNi Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 66
- 239000002091 nanocage Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 100
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims abstract description 10
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229940011182 cobalt acetate Drugs 0.000 claims abstract description 8
- QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L cobalt(II) acetate Chemical compound [Co+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 17
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 16
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 14
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 6
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 6
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 abstract description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 40
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 15
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 10
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 9
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 9
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 229910003321 CoFe Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 3
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 2
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 description 2
- 238000004502 linear sweep voltammetry Methods 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K ruthenium(iii) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ru+3] YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- KJCVRFUGPWSIIH-UHFFFAOYSA-N 1-naphthol Chemical compound C1=CC=C2C(O)=CC=CC2=C1 KJCVRFUGPWSIIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013064 chemical raw material Substances 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- ZGDWHDKHJKZZIQ-UHFFFAOYSA-N cobalt nickel Chemical compound [Co].[Ni].[Ni].[Ni] ZGDWHDKHJKZZIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法与应用，包括如下步骤：将乙酸钴、聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇溶剂中，进行加热回流反应后分离、洗涤、干燥，得到Co‑MOC；将Co‑MOC前驱体分散在乙醇溶剂中得到Co‑MOC前驱体分散液，将硝酸镍溶解在乙醇溶剂中得到硝酸镍溶液，将硝酸镍溶液加入到Co‑MOC前驱体分散液中进行油浴加热，分离、洗涤、干燥得到CoNi LDH纳米笼；将CoNi LDH纳米笼分散在乙醇溶剂中，将氯铂酸溶液滴加到溶液中，然后室温搅拌后进行分离、洗涤、干燥得到Pt掺杂CoNi LDH纳米笼。本发明方法中合成的CoNi LDH纳米笼，其多孔中空纳米笼结构因其具有表面积大、活性位点多、中空空隙空间丰富、有利于质量和电子传递，同时Pt掺杂在CoNi LDH上进一步提升了该材料的催化性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法与应用，适用于纳米材料技术领域。
背景技术
氢气是一种重要的化工原料，更是一种有潜力的清洁能源。目前，工业生产中的氢气主要来源于化石资源。但是，随着化石资源的日益枯竭，利用可再生能源制氢将成为未来的必由之路：即通过光伏和风力发电技术将太阳能和风能转化为电能，再通过电解水制氢实现对电能的储存并进一步利用。因此，电解水制氢技术在未来可再生能源产业链条中所处的战略地位极为重要(即电能的储存载体)。
电解水析氢反应(HER)涉及2e-转移，HER效率与催化剂表面吸附氢(H*)的吸附能密切相关。Pt具有最佳的H*吸附能(|ΔGH*|≈0.0071eV)，是目前酸性介质中最有效的HER催化剂。但在碱性介质中，H2O分子是质子源，HER效率不仅与H*吸附能有关，还与H2O获得H*和OH*的解离能有关。Pt基材料受限于H2O的解离，动力学表现相对缓慢且成本高，限制了其工业应用的广泛性。因此，对于电解水制氢技术，在碱性介质中开发经济、高效、稳定性良好的电催化剂，是该技术在商业上进一步扩大应用范围的关键。
过渡金属层状双氢氧化物(LDH)具有丰富的活性位点和可精确控制的组成，特别是，独特的电子结构并且在碱性介质中优异的稳定性而倍受研究者的关注。例如，Ni基LDH，能有效促进H-OH键的断裂，对*OH的亲和力适中，避免催化剂在HER过程中中毒。但是，由于其具有较高的氢吸附能，将表面生成的H*转换成H2分子的能力受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法与应用，通过纳米笼结构和Pt掺杂钴镍LDH显著提高催化材料的HER活性及性能。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将乙酸钴、聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇溶剂中，进行加热回流反应后进行分离、洗涤、干燥，得到Co-MOC；
S2、将Co-MOC前驱体分散在乙醇溶剂中得到Co-MOC前驱体分散液，将硝酸镍溶解在乙醇溶剂中得到硝酸镍溶液，然后将硝酸镍溶液加入到Co-MOC前驱体分散液中进行油浴加热，反应后分离、洗涤、干燥得到CoNi LDH纳米笼；
S3、将CoNi LDH纳米笼分散在乙醇溶剂中，将氯铂酸溶液滴加到溶液中，然后室温搅拌后进行分离、洗涤、干燥得到Pt掺杂CoNi LDH纳米笼。
进一步地，S1中乙酸钴、聚乙烯吡咯烷酮、乙醇溶剂的用量比例为1.28～1.3g:3.5～3.6g:198～201m。
进一步地，S2中Co-MOC、乙醇溶剂、硝酸钴、乙醇溶剂的用量比例为0.28～0.3g:105～106mL:0.56～0.6g:105～106mL。
进一步地，S3中CoNi LDH、乙醇溶剂、氯铂酸溶液的用量比例95～96mg:60～62mL:20～22mg。
进一步地，S1中加热回流的具体方法为在油浴锅中85～95℃下冷凝回流23～25h。
进一步地，S2中油浴为在85～95℃下的冷凝回流7～9h。
进一步地，所述干燥具体为在55～60℃真空干燥箱中干燥23～25h。
进一步地，S3中搅拌时间为9～10h。
本发明还提供了一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料在电解水中的应用，作为催化剂附于电极表面用于电解析氢反应。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：本发明方法中合成的CoNi LDH纳米笼，其多孔中空纳米笼结构因其具有表面积大、活性位点多、中空空隙空间丰富、有利于质量和电子传递，同时Pt掺杂在CoNi LDH上进一步提升了该材料的催化性能；
当在碱性介质(1.0M氢氧化钾)中进行电解水性能测试时，本发明产品制得的催化剂具有较好的催化活性，当电流密度为10mA·cm-2时，HER反应的过电位为22mV。本发明方法通过空心纳米笼结构和铂掺杂显著提高了HER活性。本发明材料具有较好的电解水催化效果，具有较好的应用前景。
附图说明
图1为Co基金属有机化合物透射电镜图；
图2为CoNi层状双金属氢氧化物纳米笼电镜图；
图3为Pt掺杂CoNi LDH纳米笼电镜图；
图4为样品HER性能极化曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的数值不限制本发明的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
以下实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定；若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、或相关企业提出的标准要求进行。除非另有说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。
实施例1
一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、合成Co-MOC
称取1.28g乙酸钴和3.5g聚乙烯吡咯烷酮溶于200mL乙醇中，混合均匀超声分散，在油浴锅中90℃下冷凝回流24h，再通过离心收集产物，用乙醇洗涤两遍产物，然后将产物置于60℃真空干燥箱中干燥24h，得到Co-MOC(为淡粉色Co-MOC纳米立方体)；
步骤二、合成CoNi LDH纳米笼
称取0.28g Co-MOC溶于105mL乙醇中超声分散，称取0.56mg硝酸镍溶于105mL乙醇中超声分散，将后者的溶液加入前者的溶液之中90℃油浴冷凝回流8h，通过离心收集产物，用乙醇洗涤两遍，并在真空干燥箱中60℃下干燥24h，得到CoNi LDH；
步骤三、合成Pt掺杂CoNi LDH纳米笼
称取0.095g CoNi LDH溶于60mL乙醇中并超声分散，室温下搅拌，得到溶液A，配置1mol/L氯铂酸溶液，取出50l加入到12mL去离子水中，得到溶液B，将溶液B滴加到溶液A中，室温搅拌10h，通过离心收集产物，并在真空干燥箱60℃下干燥24h，得到Pt掺杂CoNi LDH纳米笼。
所述纳米材料的组成为Pt掺杂CoNi层状双金属氢氧化物，所述纳米材料的结构为空心纳米笼结构。
一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料在电解水中的应用，作为催化剂附于电极表面用于电解析氢反应。
实施例2
一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、合成Co-MOC
称取1.3g乙酸钴和3.6g聚乙烯吡咯烷酮溶于201mL乙醇中，混合均匀超声分散，在油浴锅中85℃下冷凝回流25h，再通过离心收集产物，用乙醇洗涤两遍产物，然后将产物置于55℃真空干燥箱中干燥25h，得到Co-MOC(为淡粉色Co-MOC纳米立方体)；
步骤二、合成CoNi LDH纳米笼
称取0.3g Co-MOC溶于106mL乙醇中超声分散，称取0.6mg硝酸镍溶于106mL乙醇中超声分散，将后者的溶液加入前者的溶液之中85℃油浴冷凝回流9h，通过离心收集产物，用乙醇洗涤两遍，并在真空干燥箱中55℃下干燥25h，得到CoNi LDH；
步骤三、合成Pt掺杂CoNi LDH纳米笼
称取0.096g CoNi LDH溶于62mL乙醇中并超声分散，室温下搅拌，得到溶液A，配置1mol/L氯铂酸溶液，取出50l加入到12mL去离子水中，得到溶液B，将溶液B滴加到溶液A中，室温搅拌9.5h，通过离心收集产物，并在真空干燥箱55℃下干燥25h，得到Pt掺杂CoNi LDH纳米笼。
所述纳米材料的组成为Pt掺杂CoNi层状双金属氢氧化物，所述纳米材料的结构为空心纳米笼结构。
一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料在电解水中的应用，作为催化剂附于电极表面用于电解析氢反应。
实施例3
一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、合成Co-MOC
称取1.29g乙酸钴和3.55g聚乙烯吡咯烷酮溶于198mL乙醇中，混合均匀超声分散，在油浴锅中95℃下冷凝回流23h，再通过离心收集产物，用乙醇洗涤两遍产物，然后将产物置于58℃真空干燥箱中干燥24h，得到Co-MOC(为淡粉色Co-MOC纳米立方体)；
步骤二、合成CoNi LDH纳米笼
称取0.29g Co-MOC溶于106mL乙醇中超声分散，称取0.58mg硝酸镍溶于106mL乙醇中超声分散，将后者的溶液加入前者的溶液之中95℃油浴冷凝回流7h，通过离心收集产物，用乙醇洗涤两遍，并在真空干燥箱中58℃下干燥24h，得到CoNi LDH；
步骤三、合成Pt掺杂CoNi LDH纳米笼
称取0.096g CoNi LDH溶于61mL乙醇中并超声分散，室温下搅拌，得到溶液A，配置1mol/L氯铂酸溶液，取出50l加入到12mL去离子水中，得到溶液B，将溶液B滴加到溶液A中，室温搅拌10h，通过离心收集产物，并在真空干燥箱58℃下干燥24h，得到Pt掺杂CoNi LDH纳米笼。
所述纳米材料的组成为Pt掺杂CoNi层状双金属氢氧化物，所述纳米材料的结构为空心纳米笼结构。
一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料在电解水中的应用，作为催化剂附于电极表面用于电解析氢反应。
对比例1
本对比例的产物记为CoNiRu LDH，制备方法如下：
(1)合成Co-MOC
称取1.28g Co(oAc)2和3.5g聚乙烯吡咯烷酮溶于200mL乙醇中，两者混合均匀超声分散，90℃油浴冷凝回流24h，再通过离心收集产物，用乙醇洗涤两遍产物，然后将产物置于60℃真空干燥箱中12h，得到Co-MOC。
(2)合成CoNi LDH
称取0.28g Co-MOC溶于105mL乙醇中超声分散，称取0.56mg硝酸镍溶于105mL乙醇中超声分散，将后者加入前者之中90℃油浴冷凝回流8h，通过离心收集产物，用乙醇洗涤两遍，然后将产物置于60℃真空干燥箱中12h，得到CoNi LDH。
(3)合成CoNiRu LDH
称取0.095g CoNi LDH溶于60mL乙醇中并超声分散，室温下搅拌，配置1mg/mL氯化钌溶液12mL，将该溶液滴加到上面溶液中，室温搅拌10h，通过离心收集产物，然后将产物置于60℃真空干燥箱中12h，得到Ru掺杂CoNi LDH纳米笼(CoNiRu LDH)。
对比例2
本对比例的产物记为CoFeRu LDH，具体制备过程如下：
(1)合成Co-MOC
称取1.28g Co(oAc)2和3.5g聚乙烯吡咯烷酮溶于200mL乙醇中，两者混合均匀超声分散，90℃油浴冷凝回流24h，再通过离心收集产物，用乙醇洗涤两遍产物，然后将产物置于60℃真空干燥箱中12h，得到Co-MOC。
(2)合成CoFe LDH
称取0.28g Co-MOC溶于105mL乙醇中超声分散，称取0.56mg三氯化铁溶于105mL乙醇中超声分散，将后者加入前者之中90℃油浴冷凝回流8h，通过离心收集产物，用乙醇洗涤两遍，然后将产物置于60℃真空干燥箱中12h，得到CoFe LDH。
(3)合成CoFeRu LDH
称取0.095g CoNi LDH溶于60mL乙醇中并超声分散，室温下搅拌，配置1mg/mL氯化钌溶液12mL，将该溶液滴加到上面溶液中，室温搅拌10h，通过离心收集产物，然后将产物置于60℃真空干燥箱中12h，得到Ru掺杂CoFe LDH纳米笼(CoFeRu LDH)。
将以上实施例1及对比例1、2的最后产物分别作为电解水体系中工作电极上的催化剂。
利用传统的三电极体系测定电化学性能：Ag/AgCl作为参比电极，碳棒作为辅助电极，修饰了催化剂的玻碳电极作为工作电极。
工作电极制备：将3mg上述实施例及对比例样品分别与2mg碳黑和485μL异丙醇、15μL萘酚混合超声1h，形成均匀的混合溶液；将21μL混合溶液滴加在玻碳电极表面自然风干，得到修饰了催化剂的玻碳电极。
电化学性能测试均是利用型号为CHI760E的电化学工作站(上海辰华)完成的。电极性测试在1.0M KOH溶液中以固定扫描速率(10mV·s-1)下进行；具体数据见表1。
表1实施例及对比例产物作为电极的催化剂时的电解水性能
| HER过电位(mV) | |
| 实施例1 | 22 |
| 对比例1 | 392 |
| 对比例2 | 283 |
| 对比例3 | 111 |
(注：电流密度为10mA·cm-2)
由表1可知，实施例1与对比例1-3的线性扫描伏安曲线如图4所示，为电解水析氢反应中的极化曲线对比图，由图4可知，测试HER性能时，在10mA·cm-2的电流密度时CoNiPt的过电位为22mV，而CoNiRu、CoFeRu、CoFePt的过电位分别为392mV、283mV、111mV.这一结果表明，本发明首先获得了Co基金属有机化合物(MOC)纳米立方体，在回流条件下反应，得到CoNi层状双金属氢氧化物空心纳米笼，最后Pt掺杂使多孔笼状结构可以暴露丰富的活性位点，并与反应物充分相互作用从而使得电催化性能大大提高，即电催化材料的微观形貌的具体构型对于催化性能具有较大的影响。
本发明实施例1的CoNiPt作为催化剂，当在1.0M的KOH溶液中测试CoNiPt的电解水性能时，当电流密度为10mA·cm-2时，HER的过电位为22mV。与已报道的相关文献进行对比，本发明材料具有很好的电解水析氢析氧性能，证明本发明材料可作为有效的电催化剂用于电解水。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将乙酸钴、聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇溶剂中，进行加热回流反应后进行分离、洗涤、干燥，得到Co-MOC；
S2、将Co-MOC前驱体分散在乙醇溶剂中得到Co-MOC前驱体分散液，将硝酸镍溶解在乙醇溶剂中得到硝酸镍溶液，然后将硝酸镍溶液加入到Co-MOC前驱体分散液中进行油浴加热，反应后分离、洗涤、干燥得到CoNi LDH纳米笼；
S3、将CoNi LDH纳米笼分散在乙醇溶剂中，将氯铂酸溶液滴加到溶液中，然后室温搅拌后进行分离、洗涤、干燥得到Pt掺杂CoNi LDH纳米笼。
2.根据权利要求1所述的一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法，其特征在于，S1中乙酸钴、聚乙烯吡咯烷酮、乙醇溶剂的用量比例为1.28～1.3g:3.5～3.6g:198～201mL。
3.根据权利要求1所述的一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法，其特征在于，S2中Co-MOC、乙醇溶剂、硝酸钴、乙醇溶剂的用量比例为0.28～0.3g:105～106mL:0.56～0.6g:105～106mL。
4.根据权利要求1所述的一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法，其特征在于，S3中CoNi LDH、乙醇溶剂、氯铂酸溶液的用量比例95～96mg:60～62mL:20～22mg。
5.根据权利要求1所述的一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法，其特征在于，S1中加热回流的具体方法为在油浴锅中85～95℃下冷凝回流23～25h。
6.根据权利要求1所述的一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法，其特征在于，S2中油浴为在85～95℃下的冷凝回流7～9h。
7.根据权利要求1所述的一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法，其特征在于，所述干燥具体为在55～60℃真空干燥箱中干燥23～25h。
8.根据权利要求1所述的一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法，其特征在于，S3中搅拌时间为9～10h。
9.一种权利要求1-8任一项所述的Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料在电解水中的应用，作为催化剂附于电极表面用于电解析氢反应。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311676282.2A CN117753434A (zh) | 2023-12-08 | 2023-12-08 | 一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311676282.2A CN117753434A (zh) | 2023-12-08 | 2023-12-08 | 一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法与应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117753434A true CN117753434A (zh) | 2024-03-26 |
Family
ID=90309685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311676282.2A Pending CN117753434A (zh) | 2023-12-08 | 2023-12-08 | 一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117753434A (zh) |
-
2023
- 2023-12-08 CN CN202311676282.2A patent/CN117753434A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110752380A (zh) | 一种ZIF-8衍生的中空Fe/Cu-N-C型氧还原催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110743603B (zh) | 一种钴铁双金属氮化物复合电催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN110813350B (zh) | 一种碳基复合电催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN109772336A (zh) | 一种用于电催化醇类选择性氧化的多孔双金属氢氧化物催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN108315758B (zh) | 一种电解水产氢催化剂及其制备方法 | |
| CN112647095B (zh) | 原子级分散的双金属位点锚定的氮掺杂碳材料及其制备和应用 | |
| CN113699553B (zh) | 一种负载型多孔n掺杂碳纳米材料及制备方法和应用 | |
| CN112680741B (zh) | 一种钌掺杂磷化钴电催化剂的制备方法与应用 | |
| CN110862548B (zh) | 基于mil-53的金属有机凝胶催化剂的制备方法及其新用途 | |
| CN112108164A (zh) | 碳包覆二维过渡金属磷化物及其制备方法与应用 | |
| CN114293200A (zh) | 一种多孔碳负载非晶态/晶态钌基高效析氢催化剂及其制备与应用 | |
| CN114147221B (zh) | 一种Ag@CoMoO4析氧电催化剂的制备方法 | |
| CN111841616A (zh) | 一种双功能原子分散铁氮配位材料催化剂的制备方法 | |
| CN112077334A (zh) | 一种过渡金属掺杂钌铑合金的制备方法及其应用 | |
| CN116926596A (zh) | 一种五元合金纳米颗粒及其制备方法和应用 | |
| CN108842165B (zh) | 溶剂热法制备硫掺杂的NiFe(CN)5NO电解水析氧催化剂及其应用 | |
| CN113909487B (zh) | 一种卷曲PtPd纳米枝晶及其制备方法和应用 | |
| CN113774428B (zh) | 一种高效钴铑氢氧化物纳米颗粒/碳布电极的制备方法及其产品和应用 | |
| CN112871215B (zh) | 一种铁掺杂的咪唑酸钴空心纳米催化材料的制备方法及其应用 | |
| CN117753434A (zh) | 一种Pt掺杂CoNi LDH纳米笼材料的制备方法与应用 | |
| CN114525542A (zh) | 用于电催化还原co2的纳米钯合金催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN114592210A (zh) | 一种Co3O4-RuO2复合材料的制备方法及应用 | |
| CN110075865B (zh) | 一种四角双锥形铂-铁-铜三元金属纳米合金及其制备方法和应用 | |
| CN113186566A (zh) | 一种金属有机框架与石墨烯复合材料的制备与析氢应用 | |
| CN116334689B (zh) | 一种PVP改性NiMoS电催化剂及其制备方法 |
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 |