[发明专利]负载催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本申请涉及一种负载催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂领域。

背景技术

电催化析氧反应是电解水以及锂电池的重要半反应。而这些反应正是获取清洁能源或是储能领域的重要方法。所以开发具有优异活性以及良好稳定性的析氢反应催化剂是十分必要的。

铱属于铂系贵金属，资源十分稀缺。但是它是电催化析氢反应最好的催化剂之一。所以如何有效利用铱基催化剂或是提高其催化活性是一个研究热点。

在现有的合成纳米颗粒催化剂体系中，所合成的纳米颗粒均都需要添加表面活性剂或保护剂，以防止颗粒团聚。同时这些表面活性剂也能起到调节纳米颗粒形貌的作用。但是这些表面活性剂会覆盖催化剂的表面活性位点并且很难去除，使得催化剂的催化活性较低。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种负载催化剂，该催化剂有效提高了催化剂的催化活性，同时降低了贵金属Ir的用量。

所述一种负载催化剂，包括载体和活性组分；所述载体包括瓜环类化合物，所述活性组分中含有Ir；

优选地，所述瓜环类化合物为六元瓜环类化合物中的至少一种。

优选地，所述活性组分中含有Cu。

优选地，所述活性组分中，摩尔比Ir：Cu＝0.5～6：1；

优选地，所述活性组分中，摩尔比Ir：Cu＝0.625～6：1。

优选地，所述活性组分中，摩尔比Ir：Cu＝2:1～1:2。

优选的，所述活性组分中，摩尔比Ir：Cu＝1：1.5、1：1.4、1：1.3、1：1.2、1：1.1、1.5：1、2.5：1、3：1、3.5：1、4：1、4.5：1、5：1或5.5：1。

优选地，所述负载催化剂中Ir的含量为8～40wt％；

进一步优选地，所述负载催化剂中Ir的含量为9～36wt％。

优选地，所述活性组分的粒径为2nm～3nm。

优选地，所述活性组分的粒径为2nm～2.5nm。

优选地，所述瓜环类化合物选自葫芦[6]脲、葫芦[7]脲、葫芦[8]脲、烷基取代的葫芦[6]脲、烷基取代的葫芦[7]脲、烷基取代的葫芦[8]脲中的至少一种。

优选地，所述瓜环类化合物为葫芦[6]脲。

优选地，所述烷基选自C₁～C₁₀；更进一步优选地，所述烷基选自C₁～C₄的烷基。

优选地，所述活性组分中Ir与瓜环类化合物的质量比为：

Ir：瓜环类化合物＝0.05～0.6：1。

优选地，所述活性组分中Ir与六元瓜环类化合物的质量比为：

Ir：六元瓜环类化合物＝0.05～0.6：1。

优选地，活性组分中Ir与瓜环类化合物的质量比为：

Ir：瓜环类化合物＝0.09～0.5：1；

优选地，活性组分中Ir与六元瓜环类化合物的质量比为：

Ir：六元瓜环类化合物＝0.09～0.5：1；

其中，Ir的质量以Ir元素的质量计，瓜环类化合物以其本身的质量计；六元瓜环类化合物以其本身的质量计。

本申请的另一个方面，提供了制备所述负载催化剂的方法，至少包括以下步骤：

将含有铜源、铱源、瓜环类化合物的原料置于150℃～200℃反应3～8小时后，经洗涤、真空干燥，即得所述负载型催化剂。

优选地，所述铜源选自氯化铜、硝酸铜、醋酸铜中的至少一种。

优选地，所述铱源选自氯化铱、水合氯化铱、氯铱酸中的至少一种。

优选地，所述瓜环类化合物选自葫芦[6]脲、葫芦[7]脲、葫芦[8]脲、烷基取代的葫芦[6]脲、烷基取代的葫芦[7]脲、烷基取代的葫芦[8]脲中的至少一种。

优选地，所述铜源、铱源和瓜环类化合物的质量为：

铜源：铱源：瓜环类化合物＝1～50：10～80：30～70。

进一步优选地，所述铜源、铱源和瓜环类化合物的质量为：

铜源：铱源：瓜环类化合物＝5～40：10～60：50。

铜源的质量以铜源的质量计算，铱源的质量以铱源的质量计算；瓜环类化合物以瓜环类化合物的质量计算。优选地，所述原料中包括有机溶剂。

优选地，所述有机溶剂选自乙二醇、、丙二醇中的至少一种。

优选地，所述反应的温度为150～180℃，反应时间为4～6小时。