[发明专利]银纳米线/水滑石复合电催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了银纳米线/水滑石复合电催化剂及其制备方法，制备方法包括：步骤A、将银纳米线溶液、表面生长调节剂分散到混合过渡金属盐溶液；步骤B、将混合碱溶液滴加到上述溶液中，控制溶液pH为8.8‑10.0，并于室温下晶化，再经干燥处理得到银纳米线/水滑石复合电催化剂。本发明所用的Ag基催化剂在贵金属中的价格是相对低廉的，同时在碱性条件下有很高的耐碱性，因此适合作为氧析出催化剂应用在强碱条件下的氯碱工业中；同时本发明通过控制水滑石在具有高表面积的银纳米线表面垂直生长，提高了单位质量银线表面水滑石的量，利用Ag的导电性和水滑石提供的扩散通道，从而提高了催化效率，并且本发明合成工艺简单可控。

技术领域

本发明涉及电催化剂领域，尤其涉及一种银纳米线/水滑石复合电催化剂及其制备方法。

背景技术

随着气候的不断恶化和化石资源的持续消耗，探索与发展新型清洁能源已成为当今社会重要的科学话题。能源转换与贮存过程中的氧电极反应，如氧析出反应(OER)，是制约电解水技术发展的瓶颈之一，为此人们不断探求着高效的氧析出反应催化材料。

电催化过程主要发生在电催化剂的表面。因此，在催化剂设计中，针对电催化剂的表面设计与调控至关重要。一直以来，为了降低OER电极的过电位、提高析氧电化学反应活性、降低能耗，许多科技研究工作者围绕析氧机理，开发了许多新的贵金属析氧电极材料，但是，实际应用中，需消耗大量的贵金属（氧化物，如氧化钇，氧化钌等）来完成氧析出反应，这些贵金属催化剂价格昂贵，稳定性差。目前，Pt基催化剂是常用的氢析出电催化剂，但是Pt的高价格以及低储量严重阻碍了Pt基催化剂的商业化应用。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种银纳米线/水滑石复合电催化剂及其制备方法，旨在解决现有的电催化剂需要消耗大量贵金属、成本高、无法大规模商业化应用的问题。

本发明的技术方案如下：

银纳米线/水滑石复合电催化剂的制备方法，包括：

步骤A、将银纳米线溶液、表面生长调节剂分散到混合过渡金属盐溶液中；

步骤B、将混合碱溶液加入到上述溶液中，控制溶液pH为8.8-10.0，并于室温下晶化，再经干燥处理得到银纳米线/水滑石复合电催化剂。

所述的银纳米线/水滑石复合电催化剂的制备方法，其中，所述步骤A中，所述表面生长调节剂为NH₄F、PVP和CTAB中的一种或多种。

所述的银纳米线/水滑石复合电催化剂的制备方法，其中，所述步骤A中，混合过渡金属盐为Fe盐、Co盐、Ni盐、Cu盐、Zn盐、Al盐和Mn盐中的两种或者三种。

所述的银纳米线/水滑石复合电催化剂的制备方法，其中，所述步骤A中，混合过渡金属盐与表面生长调节剂的摩尔比为1:2-4。

所述的银纳米线/水滑石复合电催化剂的制备方法，其中，所述步骤A中，银纳米线的制备方法为：将表面活性剂分散在乙二醇中，再添加硝酸银、氯化铁的乙二醇溶液，然后在80-150℃下搅拌8-18h，再经分离处理，得到银纳米线。

所述的银纳米线/水滑石复合电催化剂的制备方法，其中，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇和十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。

所述的银纳米线/水滑石复合电催化剂的制备方法，其中，所述硝酸银与所述表面活性剂的摩尔比为1-5:1。

所述的银纳米线/水滑石复合电催化剂的制备方法，其中，所述步骤B中，所述混合碱溶液为NaOH与Na₂CO₃的混合溶液。