[发明专利]一种非晶态高电导四元金属氮化物及其制备方法

说明书

本发明涉及新材料领域，旨在提供一种非晶态高电导四元金属氮化物及其制备方法。该产品包括Co、Cu、Ce、Mo四种金属元素，各金属的摩尔比为Co∶Cu∶Ce∶Mo＝1∶1∶0.2～0.4∶0.8～1.2；产品呈粉体状，其微观结构为非晶态片状结构或橄榄状结构。1、本发明提供通过严格控制参数的制备过程，可以针对不同领域应用的需要，实现非晶化及微观形貌的可控化。制得的非晶态高电导四元金属氮化物具有高导电性、高的电催化析氧能力以及与金属银的良好界面亲和力。可在催化剂表面形成更多的高价态的活性位点，进而提高电催化性能。有利于与金属基底形成良好的界面结合，其高电导特性也有利于改善金属复合材料的导电性，不因增强相的添加而导致导电性下降过多。

技术领域

本发明涉及新材料领域，具体涉及一种非晶态高电导四元金属氮化物及其制备方法。

背景技术

在过去的几十年间，能源危机的阴影始终笼罩着世界。同时，随着环境污染问题的日益严峻，从化石燃料逐步转向利用可持续发展无污染的清洁能源是发展的必然趋势。氢气是一种可以有效替代化石能源且热值极高的环保可再生能源。目前，通过电解水获得氢气被认为是一种非常有效的手段。但电解水动力学较为缓慢，反应过电位大。特别是阳极水氧化析氧半反应，由于涉及四电子的传递过程，动力学尤其缓慢，是电解水反应的最大限制。因此，发展高效的电催化析氧催化剂对提高电解水的效率(即制氢效率)具有重要的作用。目前，常用贵金属析氧催化剂包括RuO₂及IrO₂，但其成本高且稳定性差，不利于商业化的应用。因此，急需开发制备低成本、高效、稳定的电催化析氧催化剂。

与通常的晶态化合物相比，非晶态化合物因其结构的长程无序性而具有更好的结构适应性。因此，在催化方面可以提供更加优异的物质及电荷传导特性，以及由结构适应性带来更好的催化稳定性。目前，已有多种非晶态金属氧化物或氢氧化物作为催化剂应用于电催化析氧，包括非晶态氢氧化钴钒、非晶态氢氧化铜镍铁、非晶态氧化钴等非晶态复合氢氧化物及氧化物，尽管这些氧化物均呈现了较好的催化性能，但其绝缘特性阻止了其电催化性能的进一步提高，因此，开发具有高电导特性的非晶态材料是电催化性能进一步提升的关键。

廉价金属元素构成的非晶态材料因兼具低成本、高传导及高稳定性的优势，而有希望成为替代贵金属催化剂的选择。同时，其无序性又使其相比于晶态材料具有更加优异的界面适应能力。因此，在制备金属/非金属复合材料方面，可有效改善金属/非金属的界面结合。同时，其优异的传导特性可有效改善金属/非金属复合材料导电性不足的问题。

在导电金属复合材料中，常常通过添加金属氧化物增强相以提高导电复合材料的抗电弧侵蚀以及抗熔焊性能，从而有利于导电复合材料在电接触领域的应用，如在Ag基体中添加SnO₂以制备具有优良抗电弧侵蚀性及抗熔焊性的导电金属复合材料。但金属氧化物的添加也存在因金属/金属氧化物界面亲和性不足，而导致的金属基底导电性及加工性能劣化过多以及由于金属与金属氧化物界面不相容特性而导致的机械性能的劣化。因此，为进一步促进金属氧化物/金属体系导电复合材料在电接触领域的应用，往往需要提高金属氧化物与金属的界面亲和力与相容性或寻找与金属相容性较好的氧化物品种，目前，氧化镉被认为与金属基底具有较好的相容性，因此常常用于电接触材料的制备中，但氧化镉的广泛使用会造成严重的环境污染，因此，仍然需要寻找相关的替代品种，以取代其在电接触金属复合材料中的应用。鉴于非晶态材料具有的结构适应性及高传导性优势，在导电复合材料特别是电接触金属复合材料中，尚无非晶态材料用于，可有效替代各类晶态材料。因此，鉴于非晶态材料具有的结构适应性，可有效改善与金属材料的界面形容性和亲和力，进而改善金属复合材料的机械性能与加工特性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种非晶态高电导四元金属氮化物及其制备方法。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：