[发明专利]铱酸锶类催化剂、制备方法及其在电催化裂解酸性水产氧方面的应用

摘要

一类纯相铱酸锶类催化剂、制备方法及其在高效电催化裂解酸性水产氧方面的应用，属于无机功能材料领域。是将铱源、有机多元醇、锶源、有机多元酸和水通过不同比例混合加热蒸干，然后将蒸干的反应物煅烧一段时间，再将煅烧得到的产物用0.5～2mol/L的盐酸、硫酸、高氯酸等浸泡3～10h，即可得到不同相的铱酸锶。其中所得的单斜相铱酸锶SrIrO3结晶度高，呈规则的六边形片，可代替传统的酸性水氧化催化剂二氧化铱，在一定程度上降低了贵金属铱的用量。其电催化水裂解析氧电流密度达到10mA/cm2时，仅需过电势248mV，在目前报道过的水裂解析氧催化剂中本征活性最高，远远好于目前工业所用贵金属催化剂，并且性能稳定不衰减，具有广阔的应用前景。

主权项

一类铱酸锶催化剂的制备方法，其步骤如下：(1)混合溶液的配置：称取n_c摩尔的有机多元酸、n_b摩尔的锶源和n_a摩尔的铱源，其中，n_c：n_b：n_a＝8：4：1、8：8：1、8：16：1或8：24：1，然后加入到有机多元醇和水的混合溶液中混合均匀；(2)干燥和煅烧：将步骤(1)得到的混合溶液在120～200℃环境中干燥5～10h，将干燥后的固态样品研磨成粉末后以0.5～5℃/min的升温速率升温，然后在120～220℃、230～320℃、330～520℃和620～720℃下分别加热1～10h、1～10h、2～4h和1～10h，自然冷却至室温得到黑色粉末；(3)酸处理：将步骤(2)最终得到的黑色粉末用0.5～2mol/L的盐酸、硫酸、高氯酸等浸泡6～10h，用乙醇清洗，干燥后得到单斜相铱酸锶SrIrO₃催化剂；或，(1)混合溶液的配置：称取n_c摩尔的有机多元酸、n_b摩尔的锶源和n_a摩尔的铱源，其中，n_c：n_b：n_a＝12～40：8：1，然后加入到有机多元醇和水的混合溶液中混合均匀；(2)干燥和煅烧：将步骤(1)得到的混合溶液在120～200℃环境中干燥5～10h，将干燥后的固态样品研磨成粉末以0.5～5℃/min的升温速率升温，然后在120～220℃、230～320℃、330～520℃和620～720℃下分别加热1～10h、1～10h、2～4h和1～10h，自然冷却至室温得到黑色粉末；(3)酸处理：将步骤(2)最终得到的黑色粉末用0.5～2mol/L的盐酸、硫酸、高氯酸等浸泡6～10h，用乙醇清洗，干燥后得到正交相铱酸锶SrIrO₃催化剂；或，(1)混合溶液的配置：称取n_c摩尔的有机多元酸、n_b摩尔的锶源和n_a摩尔的铱源，其中，n_c：n_b：n_a＝0～4：4～10：1，然后加入到有机多元醇和水的混合溶液中混合均匀；(2)干燥和煅烧：将步骤(1)得到的混合溶液在120～200℃环境中干燥5～10h，将干燥后的固态样品研磨成粉末以0.5～5℃/min的升温速率升温，然后在120～220℃、230～320℃、330～520℃和620～720℃下分别加热1～10h、1～10h、2～4h和1～10h，自然冷却至室温得到黑色粉末；(3)酸处理：将步骤(2)最终得到的黑色粉末用0.5～2mol/L的盐酸、硫酸、高氯酸等浸泡6～10h，用乙醇清洗，干燥后得到立方相Sr₂Ir₃O₈立方块催化剂。