一种碱性析氧反应电催化剂的制备方法.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CN106732649A(43)申请公布日2017.05.31(21)申请号201710090574.6C25B1/04(2006.01)(22)申请日2017.02.20(71)申请人天津理工大学地址天津市西青区滨水西道391号（天津理工大学主校区）(72)发明人罗俊吴朝文章立寒刘熙俊(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人张宏祥(51)Int.Cl.B01J23/889(2006.01)B01J35/02(2006.01)B01J37/08(2006.01)B01J37/10(2006.01)C25B11/06(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图6页(54)发明名称一种碱性析氧反应电催化剂的制备方法(57)摘要本发明公开了一种碱性析氧反应电催化剂的制备方法，先对导电基底超声清洗，再配制具有可溶性钴盐、可溶性锰盐、氟化铵和尿素的水溶液，于反应釜中，在基底表面上垂直生长锰钴碱式碳酸盐纳米阵列多级结构；再配置具有可溶性碱、还原剂的水溶液，进行二次处理，对锰钴碱式碳酸盐多级纳米阵列进行结构和性能优化；最后在管式炉中，于氮气或氩气气氛下，在200～1000℃的温度下煅烧，制得掺锰的钴氧化合物纳米阵列多级结构的碱性析氧反应电催化剂。本发明采用了简单的水热合成/煅烧处理的方法，工艺简单，易于调控，所得制品性能优异，是一种在碱性分解水的应用过程中具有很好前景的电催化剂。CN106732649ACN106732649A权利要求书1/1页1.一种碱性析氧反应电催化剂的制备方法，具体步骤如下：(1)将导电基底在1～5摩尔/升的盐酸中超声清洗5～20分钟，然后转移至丙酮溶液中超声清洗5～20分钟，再转移至乙醇溶液中超声清洗5～20分钟，最后用去离子水充分冲洗导电基底，再放到50～80℃的烘箱中进行干燥；(2)配制前驱体溶液，该前驱体溶液包含浓度为0.01-0.04摩尔/升的可溶性钴盐、浓度为0.001-0.04摩尔/升的可溶性锰盐、浓度为0.01-1摩尔/升的氟化铵和浓度为0.01-1摩尔/升的尿素的水溶液，锰离子和钴离子的总离子浓度维持在0.047摩尔/升；将上述前驱体溶液磁力搅拌5～40分钟后转移至反应釜中，再将步骤(1)处理后的导电基底倾斜放入反应釜中，然后将反应釜盖好拧紧，置于干燥箱中升温至80℃～200℃，时间设置为5～20小时，使其发生水热反应，整个反应过程使得导电基底表面上垂直生长出锰钴碱式碳酸盐纳米阵列；(3)取出步骤(2)中水热反应结束后的导电基底，在经过充分的去离子水冲洗之后，将其置于30～80℃的干燥箱中进行干燥，干燥时间为60～180分钟；(4)配置具有浓度为0-5摩尔/升的可溶性碱、浓度为0-5摩尔/升的还原剂的水溶液，且可溶性碱与还原剂的浓度不可同时为0，磁力搅拌5～30分钟；将步骤(3)得到的的导电基底倾斜放入盛有上述可溶性碱、还原剂水溶液的小烧杯中，并且要没于溶液中，常温下静置0.1-10小时，使其发生反应，使得上述锰钴碱式碳酸盐纳米阵列表面上发生碱刻蚀以及还原反应，从而改变产物结构并增加其氧空位，形成性能优异的锰钴碱式碳酸盐纳米阵列多级结构；(5)再次取出步骤(4)中浸泡后的导电基底并用大量去离子水冲洗，待充分冲洗后将其置于30～80℃的真空干燥箱中干燥60～180分钟；(6)将步骤(5)干燥后的导电基底横置于磁舟上，再将此磁舟置于管式炉的石英管中间部分，于性质稳定的气氛中、在100～1000℃的温度下煅烧0.5～10小时，待冷却至室温，锰钴碱式碳酸盐纳米阵列多级结构转变为掺锰的钴氧化物纳米阵列多级结构的碱性析氧反应电催化剂。2.根据权利要求1所述的一种碱性析氧反应电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的导电基底为泡沫镍或碳布中的任何一种。3.根据权利要求1所述的一种碱性析氧反应电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的可溶性钴盐和锰盐为硝酸盐、硫酸盐或醋酸盐中的任何一种。4.根据权利要求1所述的一种碱性析氧反应电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)的可溶性碱为含碱金属的强碱，还原剂为硼氢化钠。5.根据权利要求1所述的一种碱性析氧反应电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)的性质稳定的气氛为氮气或氩气气氛。2CN106732649A说明书1/5页一种碱性析氧反应电催化剂的制备方法技术领域[0001]本发明是关于电催化剂的，特别涉及一种过渡金属掺杂的具有纳米阵列多级结构的碱性析氧反应电催化剂的制备方法。背景技术[0002]新能源并不缺乏，但要真正实现新能源的产出，还存在许多难题。来自于水分解的氢能具有很好的发展前景，但关键在于水分解过程的析氧反应(OER)的动力学过程缓慢，严重