[发明专利]一种复合纳米析氧催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种复合纳米析氧催化剂及其制备方法和应用，其制备方法包括以下步骤：将六水硝酸铈、六水硝酸钴和六水硝酸镍混合均匀得混合原料，再加入去离子水，搅拌至溶解得混合液；向混合液中加入有机络合剂，搅拌溶解后再加入浓硝酸，得混合溶液；向混合溶液加入浓氨水调节pH值，再加热至燃烧蒸发，当混合溶液中冒出火焰即停止加热，得粉体；将粉体烧结后，再降温至室温，得复合纳米析氧催化剂。本发明还包括采用上述方法制得的复合纳米析氧催化剂和该催化剂在析氧反应中的应用。本发明所用原料价格低廉，有效解决了价格高、产量小、制备工艺复杂不易控制和稳定性低的问题。

技术领域

本发明属于析氧催化剂技术领域，具体涉及一种复合纳米析氧催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代经济的快速发展，能源资源的消耗速度也迅速增长，化石燃料的过度消耗将加剧能源危机。而煤、石油、天然气等传统化石能源资源日益枯竭，人类迫切需要开发替代能源和可再生能源。

在从化石燃料向可再生能源过渡的过程中，氢气有望发挥重要作用，带领人类走向可持续能源。氢气以其清洁、能量利用率高、来源广等优点成为近来大众研究的热点。制备氢气为储存太阳能、风能等间歇性能源提供了一种可能的方式。同时，制备氢气也为能源储存提供了一个合理的方式，将电能转化成氢能再进行储存和运输的方法可以很好地解决目前中国电力负荷与资源成逆向分布的难题。

电解水制氢是目前应用较广且比较成熟的方法，且效率较高。然而，在碱性溶液中，受动力学因素影响，阳极的析氧反应(OER)是缓慢的，这导致了一个大的过电位(η)来达到理想的电流密度。析氧反应是一个多步骤、整体的4电子转移反应4OH^-＝O₂(g)+2H₂O(l)+4e。尽管实验者们在该领域做了很多努力，但催化剂金属价格高、产量小；催化剂制备方法复杂不易控制、稳定性低等困难仍然有待克服。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种复合纳米析氧催化剂及其制备方法和应用，所用原料价格低廉，有效解决了价格高、产量小、制备工艺复杂不易控制和稳定性低的问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种复合纳米析氧催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将称取后的六水硝酸铈、六水硝酸钴和六水硝酸镍混合均匀得混合原料，再加入去离子水，搅拌至溶解得混合液；

(2)向步骤(1)所得混合液中加入有机络合剂，搅拌溶解后再加入浓度为65％～68％的浓硝酸，得混合溶液；

(3)向步骤(2)所得混合溶液加入浓氨水调节pH值至7～10，再加热至燃烧蒸发，保持20～40min，当混合溶液中冒出火焰即停止加热，得粉体；

(4)将步骤(3)所得粉体在500～1200℃温度下烧结2～6h，再降温至室温，得复合纳米析氧催化剂。

进一步，六水硝酸铈、六水硝酸钴和六水硝酸镍摩尔比为1～5:1～5:1～5。

进一步，六水硝酸铈、六水硝酸钴和六水硝酸镍摩尔比为1:1:1。

进一步，有机络合剂为柠檬酸。

进一步，混合原料和柠檬酸的摩尔比为1:1～2。

进一步，混合原料物质的量和浓硝酸的体积比为1mol:0.2～0.8L。

进一步，步骤(4)中粉体在800℃温度下烧结4h。

采用上述的复合纳米析氧催化剂的制备方法制得的复合纳米析氧催化剂。

上述的复合纳米析氧催化剂在析氧反应中的应用。

综上所述，本发明具备以下优点：