[发明专利]一种快速批量制备普鲁士蓝或其类似物的方法及其应用

说明书

本公开涉及无机纳米粉体的制备技术领域，具体提供一种快速批量制备普鲁士蓝或其类似物的方法及其应用。所述制备方法包括以下步骤，首先配置金属盐的水溶液，所述金属盐为铁盐、钴盐、镍盐中的一种或多种混合物，加入柠檬酸三钠在室温下搅拌得溶液Ⅰ；配置含氰配合物的水溶液，在室温下搅拌后，将含氰配合物的水溶液滴加到溶液Ⅰ中得到溶液Ⅱ；将溶液Ⅱ搅拌反应，将反应液离心，收集固体、洗涤、真空干燥得到铁基普鲁士蓝、镍铁普鲁士蓝、镍基普鲁士蓝、钴基普鲁士蓝、钴铁普鲁士蓝、钴镍普鲁士蓝中的一种。解决现有技术中电解水催化剂成本高，储量不足，普鲁士蓝制备步骤复杂，难以实现工业应用的问题。

技术领域

本公开涉及无机纳米粉体的制备技术领域，具体提供一种快速批量制备普鲁士蓝或其类似物的方法及其应用。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

由于全球能源需求不断增长，日益枯竭的传统化石燃料将无法满足人类不断增长的能源需求。二氧化碳(CO₂)是主要的温室气体，化石燃料的燃烧导致温室气体过量排放，引发了一系列严重的环境问题，例如全球变暖和冰川融化。这些能源危机和环境问题极大地威胁着人类的可持续发展。因此，引发了大量研究替代能源储存和转化的工作。氢(H₂)具有很高的热值和清洁的燃烧产物，是一种理想的可再生清洁能源。

电催化水分解技术可以生产可再生和清洁的氢能源。然而，作为半反应，缓慢的析氧反应(OER)显著地阻碍了其复杂的四电子氧化还原过程的水分解的总效率。据报道，贵金属Pt基催化剂是性能优异的产氢催化剂，贵金属基催化剂如二氧化铱和二氧化钌是最有效的OER电催化剂，但发明人发现，其成本较高，储量不足，限制了其在电解水中的大规模应用。因此，设计和开发高效的、价格低廉的催化剂具有重要的意义。

普鲁士蓝类似物(PBA)，是由金属离子与过渡金属氰基金属酸盐反应生成的代表性氰化物桥联配位聚合物。因其具有独特的微观结构、含有丰富且可调节的金属离子、优异的电化学和光化学性质和高稳定性及易制备等优点，已广泛应用于磁性材料、电池、超级电容器、电催化及能量储存等电化学领域。在PBA中，金属离子和CN^-基团之间形成较大空间，可以有效容纳碱金属离子如Li⁺，Na⁺和K⁺，得益于PBA的独特结构特征，其衍生的电催化剂具有较大的比表面积和均匀的活性位点。因此，PBA电化学领域中均表现出优异的电化学性能。但发明人发现，现有技术中普鲁士蓝及其类似物的制备过程复杂，难以实现工业应用。

发明内容

针对现有技术中电解水催化剂成本高，储量不足，普鲁士蓝制备步骤复杂，难以实现工业应用的问题。

本公开一个或一些实施方式中，提供一种快速批量制备普鲁士蓝或其类似物的方法，包括以下步骤，首先配置金属盐的水溶液，所述金属盐为铁盐、钴盐、镍盐中的一种或多种混合物，加入柠檬酸三钠在室温下搅拌得溶液Ⅰ；配置含氰配合物的水溶液，搅拌后，将含氰配合物的水溶液滴加到溶液Ⅰ中得到溶液Ⅱ；将溶液Ⅱ搅拌反应，将反应液离心，收集固体、洗涤、真空干燥得到铁基普鲁士蓝、镍铁普鲁士蓝、镍基普鲁士蓝、钴基普鲁士蓝、钴铁普鲁士蓝、钴镍普鲁士蓝中的一种。

本公开一个或一些实施方式中，提供一种电池，所述电池为三电极体系，其中，以涂有上述快速批量制备普鲁士蓝或其类似物的方法制得的产品的电极为工作电极，以铂电极为对电极，以Hg/HgO电极为参比电极；以氢氧化钾为电解液，以玻璃电解槽为反应装置。

本公开一个或一些实施方式中，提供上述快速批量制备普鲁士蓝或其类似物的方法制得的产品或上述电池在电解水中的应用。

本公开一个或一些实施方式中，提供一种电解水制氢的方法，包括如下步骤：采用上述电池对水进行电解。

上述技术方案中的一个或一些技术方案具有如下优点或有益效果：