[发明专利]一种碳载RhNi-Ni(OH)2

说明书

本发明涉及一种碳载RhNi‑Ni(OH)₂复合析氢电催化剂的制备方法，将摩尔比为1:3至3:1的硫酸镍和氯化铑的溶液，加入到碳粉分散液中，使金属元素与碳粉的质量比为3:7；滴加Na₂CO₃溶液，以调节pH值至9.0；再滴加摩尔量为金属元素40～80倍的NaBH₄溶液进行充分还原反应至无气泡产生，然后经过离心分离、洗涤和冷冻干燥得到RhNi‑Ni(OH)₂/C。通过该方法制备的RhNi‑Ni(OH)₂复合催化剂在碱性溶液中呈现出良好的析氢催化活性。当电流密度为10mA cm^‑2时，其析氢过电位甚至高于Pt/C催化剂，因此具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于电催化析氢技术领域，涉及一种碳载RhNi-Ni(OH)₂(铑镍-氢氧化镍)复合析氢电催化剂的制备方法。

背景技术

氢气作为清洁、高效的可再生能源被认为是化石燃料的理想替代物之一。析氢反应是电解水的半反应，是制备氢气的重要途径之一。但由于电解析氢反应的过电压较高，需要消耗大量的电能，因此需要开发设计具有优异催化性能的电催化剂以降低析氢反应的能垒。催化性能较为突出的析氢催化剂主要为贵金属催化剂，目前以铂基催化剂的性能最为优异。电解水制氢反应大多在碱性溶液中进行，对于体相催化剂而言，铂在碱性环境中的催化活性比酸性条件下低近两个数量级，而铑在碱性和酸性溶液中的催化活性仅相差约一个数量级(见文献Jie Zheng,et al,Universal dependence of hydrogen oxidation andevolution reaction activity of platinum-group metals on pH and hydrogenbinding energy,Sci.Adv.,2016,2:e1501602)。因此，通过调控铑基催化剂的成分、形貌和结构，有望取得比铂催化剂在碱性溶液中更为突出的析氢催化性能。目前科研工作者已经通过调控催化剂的形貌和成分制备出了在碱性环境中具有优异性能的 Rh基析氢催化剂，如RhNi纳米海绵、Rh纳米片、Rh纳米花等。但是，上述Rh基析氢催化剂中贵金属元素Rh的用量比例仍然较高，不利于生产成本的降低。因此，发展一种价格更为低廉的制备Rh基析氢催化剂的方法具有十分重要的现实意义。研究已发现当过渡金属氢氧化物与贵金属共同作用时能够大大提高贵金属在碱性溶液中的析氢催化性能(见文献Huajie Yin,et al,Ultrathin platinum nanowires grown on single-layered nickel hydroxide withhigh hydrogen evolution activity,Nature Communications,2015,6:6430)。此外，通过向贵金属催化剂中添加非贵过渡金属合金元素不但可以降低成本，还能通过不同元素间的协同作用提高催化活性。基于以上理论和研究基础，本发明通过借鉴陈煜等(Yu Chen,etal,The electrocatalytic performance of carbon ball supported RhCo alloynanocrystals for the methanol oxidation reaction in alkaline media,Journal ofPower Sources,2017,371:129-135)制备RhCo/C甲醇氧化电催化剂的方法，研发了RhNi-Ni(OH)₂/C析氢电催化剂。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种碳载RhNi-Ni(OH)₂复合析氢电催化剂的制备方法。

技术方案

一种碳载RhNi-Ni(OH)₂复合析氢电催化剂的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将碳粉于500℃氩气环境中热处理3小时；