一种电解水产氢催化剂及其制备方法.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CN109806887A(43)申请公布日2019.05.28(21)申请号201910132925.4(22)申请日2019.02.22(71)申请人沈阳师范大学地址110034辽宁省沈阳市黄河北大街253号（道义开发区）(72)发明人汤兑海于欢赵震张文婷(74)专利代理机构沈阳维特专利商标事务所(普通合伙)21229代理人甄玉荃(51)Int.Cl.B01J27/043(2006.01)C25B1/04(2006.01)C25B11/06(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图4页(54)发明名称一种电解水产氢催化剂及其制备方法(57)摘要本发明涉及催化剂材料的制备及应用技术领域，具体涉及一种电解水产氢催化剂的制备方法，该采用一种熔盐合成法，以氯化钴作为模板和钴源，硫脲作为氮源和硫源，葡萄糖作为碳源。室温条件下，在玛瑙研砵中手动研磨30min，所得的蓝色粉末通过管式炉高温焙烧制备电解水产氢催化剂，通过控制焙烧温度可以达到调节材料孔道结构和杂原子含量。该方法产物产率高，达41％，该材料可以作为电解水产氢催化剂，是十分理想的制备电解水产氢催化剂的方法。CN109806887ACN109806887A权利要求书1/2页1.一种电解水产氢催化剂，其特征在于，其包含的化学物质材料为：氯化钴，硫脲，葡萄糖，其组合用量如下：以克、毫升为计量单位氯化钴：CoCl2·6(H2O)1.0±0.05g硫脲：CH4N2S1.0±0.05g葡萄糖：C6H12O62.0±0.05g该催化剂为黑色粉末，材料具有介孔孔道结构。2.一种电解水产氢催化剂的制备方法，其特征在于，电解水产氢催化剂的合成由两部分组成：前驱体的制备和碳化；其中前驱体是室温下，在研砵中手动研磨合成的，是一种无溶剂合成法。3.根据权利要求2所述的一种电解水产氢催化剂的制备方法，其特征在于，在玛瑙研砵中加入反应前驱体:氯化钴、硫脲和葡萄糖，手动研磨30min；碳化高温焙烧是在管式里进行的，以氮气作为保护气，焙烧温度为800-1000℃；所述碳化装置管式炉具体包括：进气口(1)、抽真空口(2)、法兰(3)、保护罩(4)、拉手(5)、电压(6)、电流表、控制按钮(7)、拉扣锁(8)、温控仪(9)、压力表(10)、出气口(11)。4.根据权利要求2所述的一种电解水产氢催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：(1)精选化学物质材料对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：氯化钴：固态固体99.7％硫脲：固态固体99.7％葡萄糖：液态液体99.7％(2)合成电解水产氢催化剂电解水产氢催化剂的合成是氮气保护下进行的，先在室温下手动研磨，之后在氮气条件下高温焙烧；(3)焙烧将上一步所得蓝色粉末在氮气保护下的管式炉中焙烧，升温速率为1℃min-1，温度为800-1000℃。(4)洗涤、抽滤将焙烧产物置于烧杯中，加入去离子水100mL，搅拌洗涤5min；将洗涤液置于抽滤瓶的布氏漏斗中，用微孔滤膜进行抽滤，滤膜上留存产物滤饼，洗涤液抽至滤瓶中；洗涤、抽滤进行2次；将产物滤饼置于烧杯中，加入去离子水100mL，搅拌洗涤5min；洗涤、抽滤进行2次；(5)真空干燥将洗涤后的产物滤饼置于石英容器中，然后置于真空干燥箱中进行干燥，干燥温度50±1℃，真空度50Pa，干燥时间10h；干燥后即为电解水产氢催化剂，产物命名为GTCoX，其中X代表碳化温度；(6)检测、分析、表征；2CN109806887A权利要求书2/2页(7)电解水产氢性能研究；(8)产物储存对制备的电解水产氢催化剂储存于棕色透明的玻璃容器内，密闭避光保存，要防水、防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度20±2℃，相对湿度≤10％。5.根据权利要求4所述的一种电解水产氢催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(7)的具体操作为：利用三电极系统在CHI660E电化学工作站上测试电解水产氢性能研究；碳棒作为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，工作电极是催化剂负载的玻碳电极；首先，制备电催化剂墨水：将干燥后的电催化剂(5mg)分散于异丙醇(100μl)中，超声处理30分钟后，将5μl的催化剂墨水滴在空白的玻碳电极表面，当催化剂墨水干燥时，0.3wt％的Nafion异丙醇溶液(2μl)滴在催化剂薄膜表面；线性扫描伏安法(LSV)在0.5mH2SO4(pH＝0)中进行；电化学阻抗谱(EIS)的测量频率为0.1至100000Hz，该催化剂的产物产率为41％。6.根据权利要求4所述的一种电解水产氢催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的具体步骤为：称取氯化钴1.0±0.05g、硫脲1.0±0.05g，葡萄糖2.0±0.05g；加入到玛瑙研砵中，手动研磨30min。3C