[发明专利]交联多孔的La1‑xCaxCoO3氧析出反应催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于碱性水电解催化剂研究领域，具体是一种交联多孔的La_1-xCa_xCoO₃氧析出反应催化剂的制备方法。

背景技术

电解水时在阴极可生成氢气，在阳极则析出氧气，是可再生能源存贮与转化的关键技术。碱性水电解过程中可使用非贵金属氧化物作为阳极氧析出反应催化剂，常见的钙钛矿氧化物ABO₃有几个关键特性：过渡金属氧化态间的灵活变化形成氧化还原电对B^m+/B^m+1；氧空缺或氧过剩形成缺陷结构；优良的氧阴离子迁移率及氧交换动力学，均有利于催化氧还原/氧析出反应。ABO₃钙钛矿氧化物中A位离子的种类和比例的变化可改变晶体的结构、离子半径/结合能及导电性；半径较小的B位的过渡金属离子可引起协同效应、形貌及引入混合价态等变化，调变了钙钛矿氧化物的电催化活性。另外，催化剂的比表面积越大催化活性越强，然而已有的钙钛矿氧化物催化剂在仅采用球磨、溶胶-凝胶或燃烧合成等方法制成时，比表面积低，粒径较大，表面催化反应受到制约；有的钙钛矿氧化物催化剂还需要使用基底，添加物多，增加了成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种交联多孔的La_1-xCa_xCoO₃氧析出反应催化剂的制备方法，制备时无需使用模板和基底，制得的催化剂表面网状多孔，比表面积大，催化活性高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种交联多孔的La_1-xCa_xCoO₃氧析出反应催化剂的制备方法，所述催化剂的通式为La_1-xCa_xCoO₃，其中x为0.4或0.5，其制备方法包括以下步骤：

1)制液：称取可溶性的La盐、Ca盐及Co盐溶解于体积为V₁的蒸馏水中，持续搅拌，制成金属前驱体溶液A；称取柠檬酸、造孔剂于体积为V₂的蒸馏水中，制成溶液B；其中V₁:V₂＝3:2；

2)混匀：在搅拌的条件下将溶液B逐渐加入金属前驱体溶液A中形成混合溶液；

3)去除水分：将混合溶液恒温蒸发去除水分，再在烘箱中烘干得到干凝胶；

4)制得催化剂：将干凝胶置于马弗炉，在空气气氛下煅烧取出，得到黑色的交联多孔的La_1-xCa_xCoO₃催化剂。

具体地，所述步骤1)中可溶性的La盐为La(NO₃)₃.6H₂O或LaCl₃，可溶性的Ca盐为Ca(NO₃)₂.4H₂O或CaCl₂，可溶性的Co盐为Co(NO₃)₂.6H₂O或CoCl₂.6H₂O。

进一步地，所述步骤1)中可溶性的La盐与可溶性的Ca盐的物质的量之和与可溶性的Co盐的物质的量相等，所述金属前驱体溶液A的金属离子的总浓度为0.5～1.0mol/L。

具体地，所述步骤1)中柠檬酸的物质的量与La盐、Ca盐和Co盐的物质的量之和相等；造孔剂的物质的量是La盐、Ca盐和Co盐的物质的量之和的1～2倍。

进一步地，所述步骤1)中造孔剂为蔗糖或葡萄糖。

进一步地，所述步骤3)中恒温蒸发的温度为80℃，时间为6～8h；烘干所用的温度为100℃，时间为8～12h。

进一步地，所述步骤4)中煅烧的温度为650～675℃，煅烧时间为1～3h。

进一步地，所述交联多孔的La_1-xCa_xCoO₃氧析出反应催化剂为蠕虫状不规则多孔形貌，催化剂的孔径为6～100nm，催化剂的比表面积为18.6～44.8m²/g。