[发明专利]Co-Ni基电催化材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开一种Co‑Ni基电催化材料的制备方法及其应用。将对苯二甲酸溶解于N‑N二甲基甲酰胺中，得对苯二甲酸溶液；将镍盐溶于无水乙醇和去离子水中，得镍盐溶液；将两种溶液混合后转移到反应釜中，加入预处理的碳纸，在马弗炉中煅烧，洗涤，烘干，得负载Ni的碳纸；将钴盐溶解于去离子水中，所得溶液作为电解液，以所得负载Ni的碳纸作为沉积电极，参比电极为Ag/AgCl电极，对电极为石墨电极，沉积电位保持在‑0.8V_RHE电沉积10min，将沉积完的碳纸用去离子水冲洗，干燥，得Co‑Ni基电催化材料。本发明提供的Co‑Ni基电催化材料在电催化5‑羟甲基糠醛氧化中具有较高的催化效率。

技术领域

本发明属于电催化材料领域，特别涉及一种Co-Ni基电催化材料的制备方法及其应用。

背景技术

5-羟甲基糠醛由碳水化合物脱氢产生，归类于生物质衍生的平台分子，也可以衍生成一系列有价值的化学物质。在这些化学物质中，2,5-呋喃二甲酸可取代塑料工业中使用的对苯二甲酸，构建具有类似结构和功能的环保型呋喃基聚酯。目前，从5-羟甲基糠醛到2,5-呋喃二甲酸的合成主要依赖液相催化体系，该过程需要贵金属催化剂(如Pt,Au,Pd)和有毒氧化剂(如K₂Cr₂O₇,KMnO₄)，成本高，污染环境。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明的目的之一是提供一种催化效率高，选择性高，性能稳定的Co-Ni基电催化材料的制备方法。

本发明的目的之二是，提供Co-Ni基电催化材料在电催化5-羟甲基糠醛转化2,5-呋喃二甲酸中的应用。

本发明采用的技术方案是：Co-Ni基电催化材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将碳纸进行预处理；

2)将对苯二甲酸溶解于N-N二甲基甲酰胺中，超声搅拌，得对苯二甲酸溶液；将镍盐溶于无水乙醇和去离子水中，超声搅拌，得镍盐溶液；将对苯二甲酸溶液和镍盐溶液混合后转移到反应釜中，加入预处理后的碳纸，在马弗炉中120℃煅烧6h，洗涤，烘干，得负载Ni的碳纸；

3)将钴盐溶解于去离子水中，超声搅拌，所得溶液作为电解液，以步骤2)所得负载Ni的碳纸作为沉积电极，参比电极为Ag/AgCl电极，对电极为石墨电极，沉积电位保持在-0.8V_RHE电沉积10min，将沉积完的碳纸用去离子水冲洗，干燥，得Co-Ni基电催化材料。

进一步的，上述的制备方法，将碳纸进行预处理的方法，包括如下步骤：将碳纸在浓硫酸中浸泡30min后取出，用去离子水和无水乙醇洗涤，氮气吹干后放入马弗炉中，400℃煅烧5h后，取出。

进一步的，上述的制备方法，所述镍盐为氯化镍。

进一步的，上述的制备方法，所述钴盐为氯化钴。

本发明提供的Co-Ni基电催化材料在电催化5-羟甲基糠醛转化2,5-呋喃二甲酸中的应用。

进一步的，方法如下：采用H型电解池和三电极工作系统，以0.1M KOH为电解液，阳极室和阴极室分别加入电解液，并且在阳极室加入5-羟甲基糠醛；以Co-Ni基电催化材料为工作电极，铂网为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，线性扫描伏安扫描参数为旋转速率1600rpm，扫描速率为5mVs^-1。

本发明的有益效果是：本发明提供的Co-Ni基电催化材料催化效率高，选择性高，性能稳定。作为电极材料，在较低电位下可得到5-羟甲基糠醛氧化较高的电流密度。

附图说明

图1为Co-Ni基电催化材料的扫描电镜图。

图2为Co-Ni基电催化材料的X射线衍射谱图(XRD)。