[发明专利]一种催化复合材料及其制备方法和应用、一种催化电极及其应用

说明书

本发明属于电解制氢技术领域，具体涉及一种催化复合材料及其制备方法和应用、一种催化电极及其应用。本发明提供了一种催化复合材料，包括载体和负载在所述载体上的合金纳米粒子，所述合金纳米粒子的化学组成为Pd_xM_y；所述M为过渡金属元素；所述x的取值范围为1～10，y的取值范围为1～10。将本发明提供的催化复合材料作为电极材料应用到煤浆电解制氢中，能够进一步提高催化电解效率。

技术领域

本发明属于电解制氢技术领域，具体涉及一种催化复合材料及其制备方法和应用、一种催化电极及其应用。

背景技术

作为一种重要的二次能源，氢气被认为是未来能源战略中的关键，越来越被人们所重视。电解煤浆制氢技术自1979年Coughlin等人发表相关文献后，开始受到广泛研究。与电解水相比，电解煤浆的理论电解电位为0.21V，远低于电解水的理论电解电位1.23V，实际电解煤浆耗能约为电解水耗能的50％，具有明显的节能优势。与传统煤气化制氢相比，电解煤浆制氢在水溶液中进行，煤中的N、S等元素会被氧化并溶解于溶液中，易于处理，而不会产生NO_x、SO₂等污染性气体，因此具有明显的环保优势。

目前，煤浆电解制氢常用的阳极为纯铂电极，其催化性能良好。但是纯铂的价格昂贵且储量低，难以实现产业化。钯具有和铂相似的化学性质，并且储量大、价格低，因此钯电极被认为是理想的铂电极的替代品。但是现有的钯电极的电解效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种催化复合材料及其制备方法和应用、一种催化电极及其应用，本发明提供的催化复合材料作为电极材料应用到煤浆电解制氢中，具有较高的电解效率。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种催化复合材料，包括载体和负载在所述载体上的合金纳米粒子，所述合金纳米粒子的化学组成为Pd_xM_y；

所述M为过渡金属元素；

所述x的取值范围为1～10，y的取值范围为1～10。

优选的，所述M包括Ni、Fe、Mo和Ti中的一种或几种。

优选的，所述合金纳米粒子的粒径为10～40nm。

优选的，所述合金纳米粒子的负载百分含量为5％～30％。

本发明还提供了上述技术方案所述催化复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将载体浸渍到含有钯离子和M离子的溶液中，将得到的浸渍载体进行还原反应，得到所述催化复合材料；

所述溶液中Pd和M的摩尔比为1：10～10：1。

优选的，所述含有钯离子和M离子的溶液的制备方法包括以下步骤：

将钯源、M源和水混合，经超声处理，得到所述含有钯离子和M离子的溶液。

优选的，所述还原反应的温度为300～1000℃，保温时间为1～5h。

本发明还提供了上述技术方案所述的催化复合材料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的催化复合材料在催化电极中的应用。

本发明还提供了一种催化电极，包括电极基体和电极材料，所述电极材料为上述技术方案所述的催化复合材料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的催化复合材料。

本发明还提供了上述技术方案所述的催化电极在煤浆电解制氢中的应用。