一种钴镍合金/多孔碳析氧催化剂及制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115386899A(43)申请公布日2022.11.25(21)申请号202211221829.5(22)申请日2022.10.08(71)申请人山东昭文新能源科技有限公司地址262100山东省潍坊市安丘市新安街道青云大街与兴安北路交叉口西200米路北(72)发明人李文李亚昭王欢李昭进王波(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221专利代理师王磊(51)Int.Cl.C25B1/04(2021.01)C25B11/065(2021.01)C25B11/089(2021.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种钴镍合金/多孔碳析氧催化剂及制备方法和应用(57)摘要本发明属于电催化剂技术领域，涉及一种钴镍合金/多孔碳析氧催化剂及制备方法和应用。包括多孔碳和多孔碳上负载的钴镍合金，多孔碳具有多孔三维网络结构，钴镍合金的直径为纳米级别。制备方法为蔗糖和钴金属盐、镍金属盐混合，然后将混合料在管式炉中在惰性气氛下进行预烧，形成多孔网络结构；预烧之后在管式炉中在惰性气氛下进行高温碳化处理得到钴镍合金/多孔碳析氧催化剂。得到的电催化剂具有导电性好，催化活性位点数量多的优点。CN115386899ACN115386899A权利要求书1/1页1.一种钴镍合金/多孔碳析氧催化剂，其特征在于：包括多孔碳和多孔碳上负载的钴镍合金，多孔碳具有多孔三维网络结构，钴镍合金的直径为纳米级别。2.如权利要求1所述的钴镍合金/多孔碳析氧催化剂，其特征在于：钴镍合金的直径为10nm‑20nm。3.如权利要求1所述的钴镍合金/多孔碳析氧催化剂，其特征在于：多孔碳具有介孔到大孔的多级孔结构。4.权利要求1‑3任一所述的钴镍合金/多孔碳析氧催化剂的制备方法，其特征在于：所述方法为：蔗糖和钴金属盐、镍金属盐混合，然后将混合料在管式炉中在惰性气氛下进行预烧，形成多孔网络结构；预烧之后在管式炉中在惰性气氛下进行高温碳化处理得到钴镍合金/多孔碳析氧催化剂。5.如权利要求4所述的钴镍合金/多孔碳析氧催化剂的制备方法，其特征在于：钴金属盐与镍金属盐的摩尔比为任意比例，蔗糖与钴金属盐和镍金属盐的混合金属盐的摩尔比为(20～35):1。6.如权利要求4所述的钴镍合金/多孔碳析氧催化剂的制备方法，其特征在于：预烧处理的温度为300～500℃，时间为1‑3h。7.如权利要求6所述的钴镍合金/多孔碳析氧催化剂的制备方法，其特征在于：升温速率为5～20℃/min。8.如权利要求4所述的钴镍合金/多孔碳析氧催化剂的制备方法，其特征在于：高温碳化处理的温度为800～1100℃，时间为1‑3h。9.如权利要求8所述的钴镍合金/多孔碳析氧催化剂的制备方法，其特征在于：升温速率为2～10℃/min。10.权利要求1‑3任一所述的钴镍合金/多孔碳作为析氧催化剂在电解水制氢领域中的应用。2CN115386899A说明书1/4页一种钴镍合金/多孔碳析氧催化剂及制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于电催化剂技术领域，具体涉及一种钴镍合金/多孔碳析氧催化剂及制备方法和应用。背景技术[0002]氢能由于其很高的能量密度(140kJ/kg)以及氧化过程无碳排放，因此被誉为一种理想的能源存储形式，受到了世界各国的重视。目前，氢气主要通过化石能源重整或者电解水方法制备，电解水制氢过程涉及析氢反应(HER)和析氧反应(OER)两个半反应过程。其中OER过程涉及4个电子转移以及多个反应中间体的吸脱附过程，其缓慢的动力学制约着整个电解水效率的提升。因此OER过程需要借助于电催化剂才能使其在更小的过电位下顺利进行，进而提高能源存储效率和转换速率。[0003]目前商用的OER电催化剂主要为贵金属钌(Ru)、铱(Ir)及相应的氧化物。但一方面这些贵金属的地壳丰度较低、开发冶炼困难、价格昂贵，这些因素严重限制了贵金属OER电催化剂的广泛应用。目前非贵金属催化剂普遍存在活性位少、导电性能差以及反应物和产物的传质过程缓慢等问题。发明内容[0004]针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种钴镍合金/多孔碳析氧催化剂及制备方法和应用。本发明提供了一种非贵金属电催化剂，所述非贵金属电催化剂提高了催化活性位点的数量、加快了质量传输和电子传递过程。[0005]为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：[0006]第一方面，一种钴镍合金/多孔碳析氧催化剂，包括多孔碳和多孔碳上负载的钴镍合金，多孔碳具有多孔三维网络结构，钴镍合金的直径为纳米级别。[0007]纳米级合金生长在多孔碳的表面。本发明中的镍钴合金是金属单质的形式，即NixCoy的形式。合金颗粒主要是在表面，但颗粒和多孔碳直接的结合非常紧密。[0008]本发明涉及到一种多孔碳负载钴镍