[发明专利]一种泡沫镍负载铂纳米粒子钴盐全解水电催化材料及其制备方法

说明书

一种泡沫镍负载铂纳米粒子钴盐全解水电催化材料及其制备方法，本发明涉及电催化材料领域。本发明要解决现有电催化反应，采用过渡金属催化剂耗电大，贵金属催化剂价格昂贵的技术问题。本发明采用熔融硝酸钴浸泡制备碱式硝酸钴，再浸入氯铂酸钾溶液，采用紫外杀菌灯光照，在三维基底泡沫镍上生长了负载有纳米铂的阵列状钴盐。本发明制备的电催化材料将贵金属与过渡金属结合，节约了成本，并能保证电催化全解水性能。另外本发明虽然是两步法，但并不繁琐，操作简单。本发明用于制备电催化材料。

技术领域

本发明涉及电催化材料领域。

背景技术

现如今，化石燃料满足着世界上大部分的能源需求，但是化石燃料储量有限不能再生，并且化石燃料的使用还会造成许多的污染，包括温室效应和空气污染等等。现如今发展可再生的新能源，降低对化石燃料的依赖已经刻不容缓。在可再生能源中太阳能，风能等能源清洁而便于收集，但其存在的不连续性使持续取用这些能源难以达成。而H₂不止可以解决这一点，其本身也是重要的清洁的可再生能源。将太阳能风能等转换为电能，再用这电能电解水制备H₂来储存能量，即解决了许多可再生能源的储存问题还解决了现在的H₂因为使用化石燃料制备而无法保证清洁的问题，同时获得了纯净的O₂，是良好的未来发展方向。

然而，电解水也面临着许多问题，这其中主要是催化剂的选择问题。如果采用传统的贵金属催化剂，会面临贵金属储量有限和价格昂贵等问题。而为了降低成本而选用过渡金属，制成的催化剂进行电催化反应则需要更多的电能。因此得到较低成本较高性能的电解水催化剂刻不容缓。

发明内容

本发明要解决现有电催化反应，采用过渡金属催化剂耗电大，贵金属催化剂价格昂贵的技术问题，而提供一种泡沫镍负载铂纳米粒子钴盐全解水电催化材料及其制备方法。

一种泡沫镍负载铂纳米粒子钴盐全解水电催化材料，该电催化材料为分散铂纳米颗粒的Co₅(O_9.48H_8.52)NO₃针状阵列。

所述电催化材料Pt和Co总原子数中Pt的占比低于7.7％。

Co₅(O_9.48H_8.52)NO₃针状阵列为微米级，接近纳米级。

一种泡沫镍负载铂纳米粒子钴盐全解水电催化材料的制备方法，具体按以下步骤进行：

一、清洗活化泡沫镍；

二、将硝酸钴加热熔融，然后加入步骤一处理后的泡沫镍，进行反应，获得生长碱式硝酸钴的泡沫镍；然后清洗，干燥，获得前驱体CoNH/NF；

三、将步骤二获得的前驱体CoNH/NF浸入到氯铂酸钾溶液中，采用紫外光照射，然后取出，清洗，干燥，得到所述泡沫镍负载铂纳米粒子钴盐全解水电催化材料，完成该方法。

本发明的有益效果是：

本发明制备的电催化材料将贵金属与过渡金属结合，相比纯贵金属催化剂节约了成本，即使是贵金属含量最高的样品Pt和Co总原子数中Pt的占比也低于7.7％。并且在本发明中有着很好全解水性能的样品0.5-Pt-CoNH/NF，在有着很低的全解水电势的同时，可以保持较长时间的性能稳定。而且0.5-Pt-CoNH/NF在电解水的半反应析氢(HER)反应和析氧(OER)反应里也保持着不错的性能。0.5-Pt-CoNH/NF其Pt和Co总原子比中Pt的占比更是只有5.2％，另外本发明虽然是两步法，但并不繁琐，操作简单。第一步所用的方法，只需要将前驱体熔融，第二步更是只要使用紫外光光照就行。在原理上也同样简单，对第一步是硝酸盐的自分解转变为碱式硝酸盐，对第二步则是紫外光的还原作用。

本发明用于制备电催化材料。

附图说明