[发明专利]一种纳米棒定向组装的Co枝晶电催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米棒定向组装的Co枝晶电催化剂及其制备方法。是由纳米棒定向组装而成的微米枝晶，微米枝晶的尺寸为5～15μm，纳米棒的长度为3～10μm，直径为0.3～1μm。配置均三苯甲酸和二氧化钛P25的乙醇水溶液，搅拌至溶液均一；加入水热反应釜升温80‑120℃水热反应12‑24h，然后洗涤，烘干得到修饰的二氧化钛P25；加入到六水合氯化钴水溶液中，搅拌并加入氢氧化钠水溶液、水合肼；加入水热反应釜中，150‑200℃水热反应0.5‑1.5h。本发明获得的纳米棒定向组装的Co树枝状晶体可提高材料活性位点的暴露比例，促进电析氧进程，为通常Co金属材料的结构和应用范围的拓展提供了新思路。

技术领域

本发明属于无机化学合成技术领域，具体涉及一种由纳米棒定向组装的Co枝晶电催化剂材料及其制备方法。

背景技术

随着能源需求与日俱增，环境日益恶化，亟待发展可持续、无化石燃料；电解水受到国内外电催化界的极大关注，然而产氧半反应比产氢半反应慢，制约了电解水的发展。虽然Ru和Ir基催化剂具有优良的电解水产氧性能；但是Ru和Ir在地球中的含量稀少，价格昂贵，限制了Ru和Ir基基催化材料的实际应用。对于过渡金属Co等非Pt材料，其储量丰富，价格便宜，具有良好的电析氧性能。纳米级的Co金属颗粒具有良好的电催化产氧能力，但是长期稳定性差，容易团聚；微米块体Co金属，由于比表面积小，暴露的产氧活性位点少，导致较差的产氧性能。因此Co类过渡金属的氧化物，磷化物，氮化物等被广大学者研究。

发明内容

本发明目的在于提供一种纳米棒定向组装的Co枝晶电催化剂及其制备方法，制备方法简单，且产量大，在修饰过的二氧化钛P25的诱导下，形成纳米棒定向组装Co枝晶电催化剂材料。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种纳米棒定向组装的Co枝晶电催化剂，所述Co枝晶电催化剂是由纳米棒定向组装而成的微米枝晶，微米枝晶的尺寸为5～15μm，纳米棒的长度为3～10μm，直径为0.3～1μm。

上述纳米棒定向组装的Co枝晶电催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)配置均苯三甲酸和二氧化钛P25的乙醇水溶液，搅拌至溶液均一；加入水热反应釜升温至80-120℃水热反应12-24h，然后洗涤，烘干得到修饰的二氧化钛P25；

2)在六水合氯化钴水溶液中，加入所得修饰的二氧化钛P25，搅拌并加入氢氧化钠水溶液，再加入水合肼，搅拌至溶液均一；

3)加入水热反应釜中，150-200℃水热反应0.5-1.5h。

按上述方案，所述的六水合氯化钴水溶液的浓度为0.1mol/L，氢氧化钠水溶液的浓度为25mol/L。

按上述方案，步骤2中二氧化钛P25的浓度为0.01～0.156mol/L，水合肼的浓度为2.5mol/L。

上述纳米棒定向组装的Co枝晶电催化剂作为电化学析氧催化剂的应用。

本发明的有益效果：

本发明首先通过将适量的经过修饰的二氧化钛P25放入溶液中，控制体系中二氧化钛P25的含量；然后加入一定水合肼用量，经水热反应，并控制水热温度和水热时间，最终可形成具有纳米棒定向组装的Co树枝状微晶，具有结构稳定性。

本发明获得的纳米棒定向组装的Co树枝状晶体可提高材料活性位点的暴露比例，促进电析氧进程，为通常Co金属材料的结构和应用范围的拓展提供了新思路。

附图说明

图1：实施例1中制得纳米棒定向组装的Co枝晶电催化剂的XRD图。

图2：实施例1中制得纳米棒定向组装的Co枝晶电催化剂的SEM图。

图3：实施例1中制得纳米棒定向组装的Co枝晶电催化剂的OER图。