[发明专利]基于在模拟海水中AuPdPt-WC/C纳米复合析氢催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种AuPdPt-WC/C纳米复合析氢电催化剂的制备方法，特别涉及一种在模拟海水中AuPdPt-WC/C析氢催化剂的制备方法。

背景技术

氢能被认为是21世纪最有发展潜力的清洁能源，作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。其燃烧热值高、无污染、资源丰富，是解决环境污染和能源危机的有效途径。工业制氢的方法有许多，如：烃类蒸汽转化法、煤气化法、氨裂解法、水分解法制氢、生物制氢等。其中电解水制氢具有操作简单、无污染、电解效率高达80 % 且产物纯度高，使其得到了应用与发展。然而，在商业上氢能的应用还是受到很大的限制，这主要是由于析氢反应中超电势造成的高能耗，导致了制氢成本偏高，因此制备高效、低廉的电催化剂迅速成为近几年广为关注的研究热点。析氢催化剂不仅要求材料具有较高的电催化活性，而且材料须具有稳定性。铂系贵金属元素属于低过电位金属，对电解水析氢反应具有较高的催化活性，电解稳定性较好，但其价格昂贵且在地球上储量较少限制了其应用。已知用间歇微波加热法制备的纳米碳化钨与铂系贵金属有良好的协同效应，因此可以制备WC促进的AuPdPt-WC/C纳米复合催化剂，可以得到析氢性能更优异、价格更有优势的催化剂。

目前地球上淡水资源日益匮乏、污染严重且分布不均，而海洋资源可开发利用潜力巨大，前景广阔。由于盐分问题，不能够被陆地上的生物作为水源使用，但可做氢气的理想来源。近年来储氢技术与新材料得到了极大地发展，氢能也在多种工业中发挥着更重要的作用。目前已有海水中的析氢电极的研究，主要围绕镍合金电极，但鲜有文章提到铂系复合催化剂。已有研究表明AuPdPt-WC/C为粒径小、分布均匀且具有高催化活性的纳米复合催化材料。因此，将其应用在模拟海水的析氢中，意在利用高催化性能的析氢催化剂材料，降低析氢过电位，进一步降低电解时的能耗，提高电解析氢效率。为制备出能在海水环境中稳定存在、高活性高效率的析氢催化材料及电解海水制氢工业化生产做探究。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种在模拟海水中析氢电催化剂的制备方法，制备的AuPdPt-WC/C析氢催化剂能够提高析氢反应效率，并且循环寿命长。

本发明的AuPdPt-WC/C析氢催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1）称取一定量的纳米WC/C粉末加入一定量的氯铂酸（H₂PtCl₆）、氯金酸（HAuCl₄）、氯化钯（PdCl₂）溶液，然后再加入到过量的硼氢化钠（NaBH₄）溶液中，混合静置大概1小时使其反应完全，制备AuPdPt-WC/C混合溶液；

2）将混合溶液进行超声操作；

3）将混合溶液置入离心管离心操作；

4）将离心产物置于烘箱干燥处理后得到AuPdPt-WC/C析氢催化剂。

进一步，所述步骤1）中，铂源为氯铂酸，金源为氯金酸，钯源为氯化钯，将它们与WC/C粉末的混合溶液溶于硼氢化钠溶液中制备AuPdPt-WC/C混合溶液。AuPdPt-WC/C粉末用现场还原法制备，硼氢化钠是强还原剂，与氯铂酸、氯金酸、氯化钯混合瞬间就能脱去它们的质子，反应迅速。

进一步，所述步骤2）中，超声功率为80 % ，超声时间为1小时。

进一步，所述步骤3）中，离心速度为12000 rpm，离心时间为1分钟。

进一步，所述步骤4）中，加热温度为100 ℃，加热时间为1小时。

本发明的有益效果在于：本发明利用现场还原法混合WC/C粉末、氯铂酸、氯金酸、氯化钯溶液和硼氢化钠溶液制备AuPdPt-WC/C，并且利用了超声辅助的方法，有效提高了AuPdPt-WC/C的有序孔结构程度从而使其具有良好传输质子的独特物理性质，然后使用离心操作，去除杂质分子的同时提高AuPdPt-WC/C的结晶化程度，AuPdPt-WC/C是具有导电性的复合材料，因此将其作为析氢催化剂，不但可以提高析氢反应的析氢效率，而且可以大大地延长循环使用寿命；本发明制备的AuPdPt-WC/C析氢催化剂具有较高的催化活性和稳定性，以保证析氢催化剂的析氢效率、稳定性和长循环寿命，能够用于模拟海水中的析氢反应。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为实施例1制备得到的AuPdPt-WC/C的XRD图；