一种海藻酸盐基高熵金属氧化物的制备方法及其应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115928134A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211418410.9(22)申请日2022.11.14(71)申请人青岛大学地址266100山东省青岛市崂山区香港东路7号(72)发明人李道浩王颖康逸清(74)专利代理机构北京卓岚智财知识产权代理有限公司11624专利代理师张旭东(51)Int.Cl.C25B11/091(2021.01)C25B1/04(2021.01)C02F1/461(2023.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种海藻酸盐基高熵金属氧化物的制备方法及其应用(57)摘要本发明公开了一种海藻酸盐基高熵金属氧化物的制备方法及其应用，本申请利用来源丰富的海藻酸钠作为原料，螯合过渡金属离子，运用水热反应、管式炉碳化两种方法在低温条件下，制备了具有高OER催化活性的海藻酸盐基高熵金属氧化物电催化剂。CN115928134ACN115928134A权利要求书1/1页1.一种海藻酸盐基高熵金属氧化物的低温制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)取固体海藻酸钠，加水搅拌，得到海藻酸钠溶液，称取至少三种金属源，加水搅拌，配制金属盐溶液；2)将海藻酸钠溶液逐滴加入金属盐溶液中，浸泡螯合得到小球状凝胶；3)将小球状凝胶放入高压反应釜中160‑240℃保温12小时，洗涤，将产物冷冻干燥后得到高熵金属氧化物；所述金属源包括铁盐、钴盐、镍盐、锌盐、铜盐、猛盐、钛盐、铬盐。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)还可为：将小球状凝胶洗涤，冷冻干燥，放入管式炉中160‑240℃保温12小时，得到高熵金属氧化物。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述海藻酸钠溶液为1wt％。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中金属源分别为硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中金属盐溶液中金属的总加入量为0.5M。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，金属盐溶液中Fe、Co、Ni的摩尔比为1：1：1。7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中将海藻酸钠溶液与金属盐溶液的体积比为3：5，浸泡螯合时长为4h。8.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中冷冻干燥为使用液氮冷冻，放置于冷冻干燥机中48h。9.如权利要求1‑8任一所述的方法制备的海藻酸盐基高熵金属氧化物作为电催化剂在电解水的应用。2CN115928134A说明书1/6页一种海藻酸盐基高熵金属氧化物的制备方法及其应用技术领域[0001]本发明涉及电解水技术领域，具体而言，涉及一种海藻酸盐基高熵金属氧化物的制备方法及其应用。背景技术[0002]随着社会的快速发展和人口数量的急剧增加，对能源的需求与日剧增，人类不断的开采和消耗化石能源，导致严重的环境问题和能源危机。为减少化石燃料的使用，实现可持续发展，一方面，开发利用可再生清洁能源，如太阳能、风能、水能、地热能和潮汐能等。另一方面，研发清洁环保的新型能源储存和转换技术，如电解水、燃料电池等。氢气，作为一种可再生能源，它具有零碳排放、热值高、易于存储运输和资源丰富等特点，且氢气燃烧后的唯一产物是水，对环境不会造成任何污染，因此氢能被公认为是一种能够取代传统化石燃料的新型能源，更是下一代清洁能源的候选者之一。氢气的主要来源为煤、石油和天然气，但通过这些化石燃料制备氢能会产生大量的CO2排放造成温室效应，电化学分解水是一种有效的制氢工艺，其流程简单、氢产量高且不会产生任何有害的副产品，获得了越来越多的关注。在工业生产中，使用最多的是RuO2和IrO2等贵金属氧化物催化剂，但其高昂的成本和资源稀缺性严重阻碍了大规模的工业应用。因此，开发资源丰富、价格低廉、制备工艺简单、催化性能优异且稳定性好的阳极析氧催化剂材料是至关重要的。相比较而言，过渡族金属氧化物由于具有来源广泛、价格低廉且OER催化性能良好等特点，被认为是当今最有可能替代贵金属电催化剂的材料。[0003]高熵氧化物是近几年刚发展起来的一种新型氧化物体系，其突破了传统掺杂氧化物的设计理念，且具有独特的性能而受科学界的广泛关注。由于各种金属与非金属元素的协同效应，组元多且组元间趋近混乱排列，易形成单一相的固溶体结构，因此通常表现出优于传统金属氧化物的应用性能，例如高强度、高韧性、良好的高/低温性能、良好的电学性质等。尤其在能源制备与存储及电催化材料方面具有很大的应用前景。[0004]碳材料拥有超高的比表面积、较好的导电性和突出的稳定性的优点，但碳材料的比电容普遍不佳，金属氧化物理论上拥有更好的比容量，但其长时间工作会相互团聚、溶解，使用寿命受到限制。发明内容