【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及催化劑材料，具體涉及一種多孔結構氧化銥催化劑及其制備方法和應用。
技術介紹
1、氫能作為零碳排放能源被公認為最清潔的能源之一，如何低成本、高效、可持續地制氫則是未來人類步入氫能經濟首要解決的科學問題。基于可再生能源的電解水制氫技術則是目前最具發展前景的低碳高純氫氣制取技術方向，與傳統堿性電解水相比，質子交換膜電解水制氫(pemwe)被認為是實現“雙碳”目標的關鍵技術之一，尤其是其所具有的快速響應特性及優異的電網功率調節功能，能夠高度契合風、光、水等可再生能源的波動性。面對大規模消納可再生能源與綠色制氫的重大需求，國際上已形成pem電解水制氫技術競爭的熱點。開發活性優異、穩定性良好且成本低廉的催化劑是提升pem電解水制氫效率的關鍵，目前實際應用中只有銥基催化劑能夠保持較長時間的催化活性和穩定性。但是受限于金屬銥資源的儲量稀少、價格昂貴，pem電解水制氫技術迫切需要開發兼具高活性和良好穩定性的低銥析氧反應催化劑，以降低電解槽設備中貴金屬銥的使用量。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術旨在提供一種多孔結構氧化銥催化劑及其制備方法和應用。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種多孔結構氧化銥催化劑的制備方法，具體過程為：
4、將銥源與造孔配體和引發助劑在醇水混合溶液中均勻分散溶解，經過低溫蒸發后，將析出的結晶進行高溫熱分解，即得到多孔結構氧化銥催化劑。
5、進一步地，所述銥源包括氯銥酸、三氯化
6、進一步地，所述造孔配體包括碳酰胺、乙醇胺、雙氰胺、三聚氰胺、硫脲和乙二胺四乙酸中的一種或幾種。
7、進一步地，所述引發助劑包括硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鋰中的一種或幾種。
8、進一步地，所述醇水混合溶液中，乙醇和水的體積比為0～2但乙醇的體積不為0；所述銥源和造孔配體的摩爾量比值為0.01～1；所述銥源和引發助劑的摩爾數比值為0.001～1。
9、進一步地，所述低溫蒸發的溫度為50～120℃，所述高溫熱分解的溫度為350～700℃。
10、進一步地，對高溫熱分解后所得的固體產品進行酸洗、超純水洗滌和過濾，然后在50～80℃下進行低溫真空干燥，即得多孔結構氧化銥催化劑。
11、本專利技術還提供一種利用上述制備方法制備得到的多孔結構氧化銥催化劑，其特征在于，所述多孔結構氧化銥催化劑的微觀形貌為納米片交聯三維蓬松狀結構，粒徑為2～5000nm。
12、本專利技術還提供一種利用上述制備方法制備得到的多孔結構氧化銥催化劑在電催化水分解中的應用，所述多孔結構氧化銥催化劑在電催化水分解中作為陽極催化劑。
13、本專利技術還提供一種利用上述制備方法制備得到的多孔結構氧化銥催化劑在燃料電池中的應用，所述多孔結構氧化銥催化劑在燃料電池中作為抗反極催化劑。
14、本專利技術的有益效果在于：本專利技術采用一鍋法在醇水混合液中將銥源與造孔配體反應絡合，并加入氧化性引發助劑，依次經過低溫蒸發與高溫熱分解，通過氣體小分子的原位分解產生，輔助形成高比表面積多孔結構，得到多孔結構氧化銥催化劑。本專利技術的制備方法簡單易行、產率高，操作工藝安全、綠色，前驅體金屬銥鹽選擇靈活，有利于產業化生產；同時，本專利技術具有高度的拓展性，為納米多孔結構氧化物用于催化、能源、環境等領域提供了制備方法。同時本專利技術制備的多孔結構氧化銥由介孔-微孔復合結構組成，具有豐富的質子電子傳導通道，微觀形貌為納米片交聯三維蓬松狀結構，有利于促進催化劑在電解水析氧反應中表現出較高活性和穩定性。
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1.一種多孔結構氧化銥催化劑的制備方法，其特征在于，具體過程為：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述銥源包括氯銥酸、三氯化銥、四氯化銥、乙酰丙酮銥、氯銥酸鉀、氯銥酸鈉和醋酸銥中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述造孔配體包括碳酰胺、乙醇胺、雙氰胺、三聚氰胺、硫脲和乙二胺四乙酸中的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述引發助劑包括硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鋰中的一種或幾種。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述醇水混合溶液中，乙醇和水的體積比為0～2但乙醇的體積不為0；所述銥源和造孔配體的摩爾量比值為0.01～1；所述銥源和引發助劑的摩爾數比值為0.001～1。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述低溫蒸發的溫度為50～120℃，所述高溫熱分解的溫度為350～700℃。
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，對高溫熱分解后所得的固體產品進行酸洗、超純水洗滌和過濾，然后在50～80℃下進行低溫真空干燥，即得多孔結
8.一種利用權利要求1-7任一所述制備方法制備得到的多孔結構氧化銥催化劑，其特征在于，所述多孔結構氧化銥催化劑的微觀形貌為納米片交聯三維蓬松狀結構，粒徑為2～5000nm。
9.一種利用權利要求1-7任一所述制備方法制備得到的多孔結構氧化銥催化劑在電催化水分解中的應用，其特征在于，所述多孔結構氧化銥催化劑在電催化水分解中作為陽極催化劑。
10.一種利用權利要求1-7任一所述制備方法制備得到的多孔結構氧化銥催化劑在燃料電池中的應用，其特征在于，所述多孔結構氧化銥催化劑在燃料電池中作為抗反極催化劑。
...【技術特征摘要】
1.一種多孔結構氧化銥催化劑的制備方法，其特征在于，具體過程為：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述銥源包括氯銥酸、三氯化銥、四氯化銥、乙酰丙酮銥、氯銥酸鉀、氯銥酸鈉和醋酸銥中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述造孔配體包括碳酰胺、乙醇胺、雙氰胺、三聚氰胺、硫脲和乙二胺四乙酸中的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述引發助劑包括硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鋰中的一種或幾種。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述醇水混合溶液中，乙醇和水的體積比為0～2但乙醇的體積不為0；所述銥源和造孔配體的摩爾量比值為0.01～1；所述銥源和引發助劑的摩爾數比值為0.001～1。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述低溫蒸發的溫度為...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李智森，羅小進，尚明豐，高鵬然，黃懷國，朱莉杰，汪進華，張航，李建毅，文峰，
申請(專利權)人：廈門紫金新能源新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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