一种用于海水电解的双功能催化剂的制备方法及应用
文献发布时间:2023-06-19 18:37:28
技术领域
本发明属于清洁氢能源制备领域,具体涉及具有格栅状结构的双功能海水电解催化剂的制备方法及其在海水电解阳极析氧反应和抗腐蚀方面的应用。
背景技术
现今,海水电解制取清洁能源氢气已成为一个具有很好应用前景的领域。由于地球上海水资源比较丰富,海水电解可以缓解短缺的淡水资源。与淡水电解一样,海水电解也具有阴极析氢(HER)和阳极析氧(OER)两个半反应。然而,由于天然海水中含有复杂的成分(细菌、微生物、Cl
贵金属基催化剂在海水电解中价格高、耐久性差,限制了其大规模应用。近年来,过渡金属氢氧化物/氧化物(TMHs/TMOs)因其成分可调、电子结构可控以及优异的催化性能被用作海水电解OER/HER催化剂。例如,专利202110697625.8公开了一种三维结构铁掺杂钴钼氧化物复合催化剂(Fe-CoO/Co
针对现有技术的不足以及本领域应用的需求,本发明为克服现有海水电解催化剂催化活性低和抗腐蚀性能不理想的问题,提供了一种具有格栅状结构P-CoZnO-Cu
发明内容
本发明利用泡沫镍作为基底,将格栅状的钴锌双金属氢氧化物(CoZnLDH)修饰在Cu
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
(1)Cu
将长、宽分别为3×2cm的泡沫镍分别用丙酮、盐酸(3M)和水超声清洗10分钟,以去除其表面油污和氧化物。称取0.25mmol的β-环糊精搅拌溶解在20mL的N,N’-二甲基甲酰胺溶液中,再称取0.20mmol的CuSO
(2)CoZnLDH-Cu
分别称取0.9mmol六水合氯化钴、0.3mmol二水乙酸锌和6mmol尿素溶解在18mL甲醇和12mL超纯水组成的混合溶液中,超声处理10分钟。随后,将步骤(1)制备的Cu
上述步骤(2)中的CoZnLDH为Zn
(3)P-CoZnO-Cu
用双坩埚法在马弗炉中对CoZnLDH-Cu
上述步骤(3)中的P-CoZnO为Co
(4)P-CoZnO-Cu
将根据上述步骤(1)、(2)、(3)制备的P-CoZnO-Cu
本发明的P-CoZnO-Cu
本发明与现有技术对比,主要具有以下优势:
(1)本发明的P-CoZnO-Cu
(2)无需涂覆在电极上,可直接作为自支撑电极使用,具有广泛的普适性。
(3)本发明的P-CoZnO-Cu
(4)通过热磷化处理,在Cu
附图说明
图1是实施例2制备的格栅状结构P-CoZnO-Cu
图2是实施例2和对比例1、2、3在海水电解中的析氢(a)和析氧(b)极化曲线性能图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例、对比例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
(1)Cu
将长、宽分别为3×2cm的泡沫镍分别用丙酮、盐酸(3M)和水超声清洗10分钟,以去除其表面油污和氧化物。称取0.25mmol的β-环糊精搅拌溶解在20mL的N,N’-二甲基甲酰胺溶液中,再称取0.20mmol的CuSO
(2)CoZnLDH-Cu
分别称取0.9mmol六水合氯化钴、0.3mmol二水乙酸锌和6mmol尿素溶解在18mL甲醇和12mL超纯水组成的混合溶液中,超声处理10分钟。随后,将步骤(1)制备的Cu
(3)P-CoZnO-Cu
用双坩埚法在马弗炉中对CoZnLDH-Cu
将本实施例制备的P-CoZnO-Cu
实施例2
(1)Cu
(2)CoZnLDH-Cu
(3)P-CoZnO-Cu
将本实施例制备的P-CoZnO-Cu
实施例3
(1)Cu
(2)CoZnLDH-Cu
(3)P-CoZnO-Cu
将本实施例制备的P-CoZnO-Cu
对比例1
泡沫镍的预处理:将长、宽分别为3×2cm的泡沫镍分别用丙酮、盐酸(3M)和水超声清洗10分钟,以去除其表面油污和氧化物。
将本对比例制备的泡沫镍应用于海水电解析氢、析氧和抗腐蚀性能测试,具体的析氧过电位和腐蚀电流密度大小数值见表1。
对比例2
Cu
将本对比例制备的Cu
对比例3
CoZnLDH-Cu
将本对比例制备的CoZnLDH-Cu
通过表1实施例与对比例的数据比较看出,本发明的P-CoZnO-Cu
表1海水电解催化剂的析氧过电位和在天然海水中的腐蚀电流密度