[发明专利]一种ABO3

说明书

本发明公开了一种ABO₃型双钙钛矿LaCo_yNi_1‑yO₃纳米棒电催化材料及其制备方法，属于电催化材料技术领域。本发明的电催化材料以水合硝酸钴、水合硝酸镧、水合甲酸镍和氢氧化钾为原料，经过共沉淀、水热、焙烧和酸洗等过程制备得到。所制备的LaCo_yNi_1‑yO₃纳米棒因其特殊的纳米结构，从而能释放出更多的电化学活性位点，展现出更优异的电催化活性。同时，通过对B位上催化中心金属配比的调控实现了LaCo_yNi_1‑yO₃纳米棒催化活性的优化。本发明的ABO₃型双钙钛矿LaCo_yNi_1‑yO₃纳米棒的原料价格适中、制备简单、性能优异，具有良好的商业化前景，是一种优异的电催化材料，可被用于电催化氮气还原产氨等新能源转换领域。

技术领域

本发明属于电催化材料技术领域，具体涉及一种ABO₃型双钙钛矿LaCo_yNi_1-yO₃纳米棒电催化材料及其制备方法。

背景技术

氨气作为一种具有高附加值的化工原料，广泛应用在纤维、化肥制备工艺，同时作为一种不含碳的化工中间体受到研究人员的广泛关注。目前，工业产氨气的方法为Haber-Bosch法，它依赖高温(400-500℃)、高压(200-250Bar)以及催化剂的作用。全球每年因此会消耗约 1％的能耗，来生产足够多的氨气，而通过该法会释放出大量温室气体，给全球环境带来巨大的危害。为了解决高能耗、温室气体过度排放等问题，制备高效的环境友好型电催化剂，用以替代Haber-Bosch法生产氨气，已经迫在眉睫。近年，科学家们设计了一系列催化剂，其中贵金属催化剂最受科学家们青睐(例如：Rh、Ag、Au、Pd等)。这类催化剂可以在常温常压的条件下进行氨气电化学合成。但是，贵金属催化剂因为储量低、价格高昂，并不适合大规模的工业化应用。所以，不含贵金属的催化剂材料逐渐进入科学家的视线，包括：含有过渡金属的化合物、不含金属的催化剂和导电高分子催化剂等。然而，现报道的催化剂仍旧受限于产率低、选择性差等诸多问题，而无法实现大规模应用。所以合成具有高产率、高选择性的催化剂是现阶段的研究热点和难点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明通过借助共沉淀、水热、高温焙烧和酸洗等手段设计合成了一类具有ABO₃型双钙钛矿LaCo_yNi_1-yO₃纳米棒电催化材料。本发明利用共沉淀法制备的钙钛矿纳米棒与传统的高温高压法制备的块体材料相比，不仅能暴露出更多的活性位点，而且具有制备工艺简单、能耗低、均匀度高等优点，有望作为理想的高性能氮气还原的电催化材料。

ABO₃型钙钛矿材料(其中，A为稀土金属或碱金属；B为过渡金属元素)具有价格低廉、组成可调、环境友好、电子结构特殊等优点，逐渐受到广泛关注。尤其是双钙钛矿氧化物材料可以通过调节B位的元素，对其电子构型进行调控，从而达到催化剂的最佳性价比。

本发明的第一个目的在于提供一种电产氨催化剂，所述催化剂是ABO₃型双钙钛矿LaCo_yNi_1-yO₃纳米棒电催化材料；其中，ABO₃型中的A位中金属为La；B位中金属Co和Ni；y 为0.2-0.8。

在本发明的一种实施方式中，Co和Ni的原子比为1：4～4：1。优选1：4～2：1。进一步优选1：1。

本发明的第二个目的在于提供一种制备电产氨催化剂的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将钴盐、镍盐、镧盐分散在水中，形成水溶液；然后滴加碱液，形成多金属共沉淀分散液；然后经过水热反应，得到多金属共沉淀的悬浊液，分离收集固体沉淀；