高熵合金纤维及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113584516A(43)申请公布日2021.11.02(21)申请号202110896192.9C22C1/02(2006.01)(22)申请日2021.08.05C23F1/16(2006.01)C23F1/32(2006.01)(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人姜思达崔艺凡李博宁志良孙剑飞(74)专利代理机构哈尔滨华夏松花江知识产权代理有限公司23213代理人侯静(51)Int.Cl.C25B11/046(2021.01)C25B11/031(2021.01)C25B1/04(2021.01)C22C30/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称高熵合金纤维及其制备方法和应用(57)摘要高熵合金纤维及其制备方法和应用，本发明涉及一种电化学催化剂及其制备方法，它要解决目前铂催化剂的价格高且铂的储量低，以及电化学催化性能和稳定性有待提高的问题。制备方法：一、称取金属原料；二、采用高真空电弧熔炼炉，将混合金属原料熔炼成金属钮扣锭，然后将钮扣锭熔化吸铸成母合金棒；三、采用熔体抽拉设备将母合金棒抽拉处理，得到合金纤维；四、对合金纤维进行自由脱合金处理。本发明高熵合金纤维在经过脱合金处理后，表面形成了多孔结构，在电化学析氧催化上可以达到230mV的过电位，塔菲尔斜率在40左右，达到了较好的催化效果，同时也有着不错的电化学析氢催化效果，析氢催化的过电位为180mV左右。CN113584516ACN113584516A权利要求书1/1页1.高熵合金纤维，其特征在于该高熵合金纤维为纤维状高熵合金，高熵合金的化学式为Fe20Co20Ni20Mo20Al20。2.高熵合金纤维的制备方法，其特征在于该制备方法按下列步骤实现：一、按照Fe20Co20Ni20Mo20Al20的原子百分比，称取金属Fe、Co、Ni、Mo和Al，得到混合金属原料；二、采用高真空电弧熔炼炉，将混合金属原料熔炼成金属钮扣锭，然后将钮扣锭熔化吸铸成直径为5～20mm的母合金棒；三、采用熔体抽拉设备将母合金棒抽拉处理，得到合金纤维；四、将合金纤维放入盐酸或者NaOH溶液中进行自由脱合金，得到高熵合金纤维。3.根据权利要求2所述的高熵合金纤维的制备方法，其特征在于步骤二中母合金棒的长度为6～15cm。4.根据权利要求2所述的高熵合金纤维的制备方法，其特征在于步骤三中利用机械泵和分子泵对熔体抽拉设备抽真空，真空度为10‑5Pa。5.根据权利要求2所述的高熵合金纤维的制备方法，其特征在于步骤三中利用熔体抽拉装置抽拉微丝时的进给速度为1200r/min。6.根据权利要求2所述的高熵合金纤维的制备方法，其特征在于步骤四中盐酸的浓度为1.0mol/L，NaOH溶液的浓度为1.0mol/L。7.根据权利要求6所述的高熵合金纤维的制备方法，其特征在于脱合金处理时间为90～250分钟。8.根据权利要求2所述的高熵合金纤维的制备方法，其特征在于步骤四中脱合金处理后再经过超声清洗和烘干。9.根据权利要求2所述的高熵合金纤维的制备方法，其特征在于步骤五得到的高熵合金纤维的直径为20～38μm。10.如权利要求1所述的高熵合金纤维的应用，其特征在于将高熵合金纤维作为电化学催化剂应用于电化学析氢析氧。2CN113584516A说明书1/4页高熵合金纤维及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及一种电化学催化剂及其制备方法。背景技术[0002]目前商用的电化学催化剂为铂，储备少价格贵，目前对于铂为基础的催化剂有多个方面的尝试，例如：Stamenkovic等人发现Pt3Ni单晶的电化学催化性能十分优异，也有研究通过制备Pt外壳包覆Co的材料来进行催化测试，结果显示相比于商用的铂催化剂，其催化性能提高了10倍，同时具有较好的稳定性，氧化锰、富含稀土的金属磷酸盐和硼酸盐也发现能够在中性和酸性条件下催化OER。但是这些催化剂的价格也没有得到降低。多元素调和效应又称鸡尾酒效应，即高熵合金中各元素的优势能统一体现在高熵合金中，使高熵合金具备了较好的催化剂发展潜力。目前相关的高熵合金催化剂的形态为薄带、或者熔块进行切片进行催化，还没有纤维可以作为电化学催化剂。[0003]高熵合金电化学催化剂的研究可集中在以下几个方面：[0004]对于成分调控来说，通过优化金属元素配比产生协同效应，提高高熵合金相应性能；[0005]对于结构调控来说，对于确定的成分，可以通过调节各元素之间的比例来使其具有特定的结构，目前的文献中，体心立方和面心立方结构都具有较好的催化性能；[0006]对于催化剂来说，其有效的活性位点越多，暴露的表面积越大，其催化性能越好，不同的成分