一種鉬基非晶態(tài)合金的制備和催化應用制造技術(shù)

技術(shù)編號：43544574 閱讀：16 留言：0更新日期：2024-12-03 12:25

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種鉬基非晶態(tài)合金，所述鉬基非晶態(tài)合金，其原料包括單質(zhì)Ni、Co和Fe，以及合金FeB和NiP；非晶相的形成會伴隨著豐富的懸空鍵，為電催化分解水反應提供了更多的活性位點。而Mo元素的添加，又可以促進非晶態(tài)合金的表面重構(gòu)，進一步優(yōu)化非晶態(tài)合金的催化性能。因此，該鉬基非晶態(tài)合金是一種具有較好的析氧催化活性和穩(wěn)定性的材料，并且具有較好的力學性能，可作為可自支撐的電極直接使用。

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【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及電解水中的析氧催化領(lǐng)域，具體涉及一種鉬基非晶態(tài)合金及其制備方法。

技術(shù)介紹

1、電解水制氫技術(shù)，被視為緩解化學能源枯竭的一種高效可持續(xù)方案，能夠?qū)㈤g歇性可再生能源轉(zhuǎn)化為化學能，用于燃料生產(chǎn)或化學品合成，從而減少對化石燃料的依賴。然而，作為電解水重要半反應的析氧反應(oer)，因為涉及到四電子轉(zhuǎn)移，導致反應動力學緩慢，這是電解水技術(shù)大規(guī)模應用的主要障礙。為了提高電解水效率并實現(xiàn)廣泛商業(yè)化應用，需要開發(fā)出價格低廉、性能穩(wěn)定且高效的oer電催化劑。在目前眾多的oer電催化劑中，非晶態(tài)合金具有獨特的結(jié)構(gòu)和較高的表面能。非晶態(tài)合金又稱“金屬玻璃”，不僅普遍具有廣泛且連續(xù)的形成成分范圍，還具有優(yōu)異的物理和化學性能，如高強度硬度、耐腐蝕性、高表面催化活性等，這些特性使其作為oer電催化劑更具優(yōu)勢。但是由于非晶態(tài)合金是一類具有短程有序、長程無序結(jié)構(gòu)特點的新型材料，它由有序結(jié)構(gòu)的原子簇混亂堆積而成，在熱力學上屬于亞穩(wěn)態(tài)，在反應過程中總是不同程度的向其穩(wěn)定態(tài)(晶態(tài))轉(zhuǎn)變，從而導致催化劑活性或選擇性的下降。特別是非晶態(tài)合金條帶具有獨立自主支撐且穩(wěn)固的三維結(jié)構(gòu)，不需要外部支撐，其穩(wěn)定性優(yōu)于粉末電催化劑和陣列電催化劑。但是，非晶態(tài)條帶存在的表面積小，電化學反應響應慢等問題，這限制了其催化性能。因此，需要通過設計新組分，調(diào)控表面成分，來優(yōu)化、改善其催化活性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本專利技術(shù)的目的在于提供一種鉬基非晶態(tài)合金及其制備方法，能夠解決非晶態(tài)合金催化劑的熱穩(wěn)定性問題以及提高oer催化性能和穩(wěn)定性。

2、本專利技術(shù)的鉬基非晶態(tài)合金，所述鉬基非晶態(tài)合金原料包括單質(zhì)ni、co和fe，以及合金feb和nip；

3、進一步，原料中單質(zhì)ni、co和fe，以及合金feb和nip的純度均不低于99.9％；

4、進一步，所述鉬基非晶態(tài)合金的化學式為fe34-xco25ni25moxp8b8,其中x＝0,3,6,9,12；

5、進一步，所述鉬基非晶態(tài)合金的化學式為fe25co25ni25mo9p8b8；

6、進一步，所述鉬基非晶態(tài)合金為條帶結(jié)構(gòu)；

7、進一步，所述鉬基非晶態(tài)合金的的厚度不大于30μm，寬度為2-3mm。

8、本專利技術(shù)的鉬基非晶態(tài)合金的制備方法，包括以下步驟：

9、s1,將原料在氬氣保護下熔煉，冷卻后得到母合金錠；

10、s2,將母合金錠在感應爐中通過單輥甩帶法制得鉬基非晶態(tài)合金；

11、進一步，步驟s1中，熔煉溫度為2400～2800℃；

12、進一步，步驟s2中，所述單輥甩帶法采用的單輥甩帶機的切向速度為30-40m/s；

13、進一步，步驟s2中，所述單輥甩帶法采用的單輥甩帶機的切向速度為35m/s。

14、本專利技術(shù)的有益效果是：本專利技術(shù)的鉬基非晶態(tài)合金，非晶相的形成會產(chǎn)生豐富的懸空鍵，為電催化分解水反應提供了更多的活性位點。而mo元素的添加，又可以促進非晶態(tài)合金的表面重構(gòu)，可優(yōu)化非晶態(tài)合金的表面組分，最終提高其催化性能。因此，該鉬基非晶態(tài)合金是一種具有較好的析氧催化活性和穩(wěn)定性的材料，并且具有較好的力學性能，可作為可自支撐的電極直接使用。

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【技術(shù)保護點】

1.一種鉬基非晶態(tài)合金，其特征在于：所述鉬基非晶態(tài)合金原料包括單質(zhì)Ni、Co和Fe，以及合金FeB和NiP。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉬基非晶態(tài)合金，其特征在于：原料中單質(zhì)Ni、Co和Fe，以及合金FeB和NiP的純度均不低于99.9％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉬基非晶態(tài)合金，其特征在于：所述鉬基非晶態(tài)合金的化學式為Fe34-xCo25Ni25MoxP8B8,其中x＝0,3,6,9,12。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉬基非晶態(tài)合金，其特征在于：所述鉬基非晶態(tài)合金的化學式為Fe25Co25Ni25Mo9P8B8。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉬基非晶態(tài)合金，其特征在于：所述鉬基非晶態(tài)合金為條帶結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉬基非晶態(tài)合金，其特征在于：所述鉬基非晶態(tài)合金的厚度不大于30μm，寬度為2-3mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉬基非晶態(tài)合金的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鉬基非晶態(tài)合金的制備方法，其特征在于：步驟S1中，熔煉溫度為2400～2800℃。

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