[发明专利]一种双层复合型电解水阳极催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种双层复合型电解水阳极催化剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：

步骤(1)：配制长链烷基季铵盐溶液，再将水热法合成的中空类普鲁士蓝纳米材料超声分散在上述溶液中，形成均匀混浊液；在20-60℃温度条件下搅拌，用碱性溶液调节pH值至10.54-12.18，搅拌条件下逐滴加入硅酸四乙酯的有机溶液，继续搅拌12-48小时，离心收集产物，水和乙醇洗涤产物，干燥；将干燥后的产物超声分散在12mol/L浓盐酸的乙醇溶液中，回流6-48小时，乙醇和水洗涤，干燥，得到类普鲁士蓝-介孔二氧化硅纳米复合材料；

反应物的摩尔比为长链烷基季铵盐:硅酸四乙酯:碱性溶液中的碱:有机溶剂:中空类普鲁士蓝纳米材料:H₂O＝1:1.63～29.41:7.28～36.43:47.28～168.84:0.12～0.24:404.84～2024.23；

所述的中空类普鲁士蓝纳米材料的化学式为K_1.03Co_1.06Fe_0.89(CN)₆；

所述的硅酸四乙酯和有机溶剂的体积比为5％～30％；

步骤(2)：将步骤(1)所得的类普鲁士蓝-介孔二氧化硅纳米复合材料超声分散在水和/或乙醇的溶剂中，并加入苯酚衍生物和Pluronic，在30-70℃温度条件下搅拌10-60分钟，加入碱性溶液调节pH值至8.68-9.11，然后加入小碳链醛酮化合物，继续搅拌12-36小时，离心收集产物，水和乙醇洗涤产物，干燥得到类普鲁士蓝-介孔二氧化硅-树脂类纳米复合材料；然后在300-900℃的惰性氛围下碳化3-6小时得到掺杂铁的钴基催化剂-介孔二氧化硅-碳纳米复合材料；

反应物的质量比为类普鲁士蓝-介孔二氧化硅纳米复合材料:苯酚衍生物＝1:0.86～2.32；

反应物的摩尔比为苯酚衍生物:小碳链醛酮化合物:乙醇:水＝1:1.4～3.64:0～1.2:0～3.89；

反应物的质量比为Pluronic:水＝1:100～1:1000；

步骤(3)：将步骤(2)得到的掺杂铁的钴基催化剂-介孔二氧化硅-碳纳米复合材料分散在去离子水中，而后将其与镍离子盐溶液、亚铁离子盐溶液混合均匀并加入还原性试剂，抽滤收集产物并干燥；

所述的镍离子盐与亚铁离子盐中镍与铁原子比为Ni:Fe＝1:9-9:1。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，

所述的长链烷基季铵盐是CTAB或CTAC；

调节pH所用的碱性溶液为NaOH、KOH或氨水溶液；

所述的有机溶剂为甲苯、对二甲苯、正己烷或环己烷。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，

所述的镍离子盐为硝酸镍或乙酸镍；

所述的亚铁离子盐为硫酸亚铁或氯化亚铁；

所述的还原性试剂为硼氢化钠或四氢铝锂。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，

所述的苯酚衍生物为苯酚、间苯二酚、间苯三酚或间氨基苯酚；

所述的碱性溶液为NaOH、KOH或氨水溶液；

所述的小碳链醛酮化合物为甲醛、乙醛或丙酮；

所述的Pluronic为F127或P123；

所述的惰性氛围为氮气或氩气。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，

所述的苯酚衍生物为苯酚、间苯二酚、间苯三酚或间氨基苯酚；

所述的碱性溶液为NaOH、KOH或氨水溶液；

所述的小碳链醛酮化合物为甲醛、乙醛或丙酮；

所述的Pluronic为F127或P123；

所述的惰性氛围为氮气或氩气。

6.一种采用如权利要求1-5任一所述的制备方法得到的双层复合型电解水阳极催化剂，其特征在于，该双层复合型电解水阳极催化剂的粒径为230-360nm；该双层复合型电解水阳极催化剂为双层结构，内核为以中空的类普鲁士蓝纳米材料为前驱体的掺杂铁的钴基催化剂，中层为介孔二氧化硅壳层与介孔碳壳层，外层为掺杂铁的镍基催化剂；介孔二氧化硅壳层的厚度为20-50nm，介孔碳壳层的厚度为30-60nm。