[发明专利]一种电解水产氧的多孔结构催化剂的制备方法

说明书

一种电解水产氧的多孔结构催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1：将Ni和Fe的可溶性盐按照催化剂中对应的比例溶于去离子水中形成均一溶液；S2：将白炭黑粉末加入至均一溶液中并搅拌，使Ni和Fe锚定在白炭黑中，离心收集固体产物；S3：将上述固体产物于空气中干燥，得到成品。本发明中，催化剂的制备方法仅需要湿法浸渍和空气干燥两步，工艺操作简单，适合规模化工业生产。

技术领域

本发明涉及纳米多孔材料领域，尤其涉及一种电解水产氧的多孔结构催化剂的制备方法。

背景技术

氢是一种环境友好的能源，当通过与氧气反应生成水而释放出能源含量时，二氧化碳的排放量为零。目前，氢气主要通过热过程从天然气、石脑油、石油和其他不可再生资源中产生。这些过程可能导致严重的环境破坏。

目前，氢也可以通过由可再生能源(例如风能和太阳能)产生的电能电解水来获得。然而，由于电解水反应是四电子转移过程，并且需要高的过电势，因此电化学水分解的效率受到产氧反应动力学的影响。因此，迫切需要探索高活性产氧电催化剂以减少能垒。

基于Ir和Ru的材料具有优异的产氧催化活性，但是这种稀有金属的高价始终限制了其广泛的应用。目前，已经开发了产量相对丰富和低成本的过渡金属材料(Ni、Fe、Mn、Co等)来替换贵金属Ir和Ru，而且这些过渡金属材料在碱性条件下表现出高活性。但产氧催化剂的活性还与催化剂本身的活性位点分布、活性位点数量以及比表面积等结果相关。

因此，开发一种工艺简单、成本低廉且具有较高表面积的产氧催化剂，增加催化剂活性使其具有更高的产氧效率，以可以实现大比表面积的产氧催化剂的规模工业化生产。

发明内容

(一)发明目的

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种电解水产氧的多孔结构催化剂的制备方法，仅需要湿法浸渍和空气干燥两步，工艺操作简单，适合规模化工业生产。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提出了一种电解水产氧的多孔结构催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：将Ni和Fe的可溶性盐按照催化剂中对应的比例溶于去离子水中形成均一溶液；

S2：将白炭黑粉末加入至均一溶液中并搅拌，使Ni和Fe锚定在白炭黑中，离心收集固体产物；

S3：将上述固体产物于空气中干燥，得到成品。

优选的，S1中，Ni和Fe的可溶性盐包括氯化盐和硝酸盐，Ni和Fe离子的摩尔浓度为0.05-0.5mol/L。

优选的，S2中，白炭黑粉的加入量与溶液的质量比为1-5wt％。

优选的，S2中，搅拌温度为30-50℃，搅拌速度为50-500r/min，搅拌时间为2-5h。

优选的，S3中，干燥温度为70-100℃，干燥时间为12-24h。

优选的，S2与S3中，导电基体为泡沫镍或碳布。

优选的，包括以下步骤：

S71：将20mL的0.1mol/L的NiCl₂·6H₂O和10mL的0.1mol/L的FeCl₃·6H₂O加入试管中混合；在500r/min搅拌速度下，搅拌半小时形成均一溶液，并将溶液加热至40℃；

S72：将0.6g白炭黑粉末加入至S71中的均一溶液中，500r/min磁力搅拌2h，使Ni和Fe锚定在白炭黑中；

S73：5000r/min条件下离心收集固体沉淀，并用去离子水清洗分散固体沉淀，继续离心；其中，固体产物总共离心清洗三次；