【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電催化，具體涉及一種負載銥團簇的氧化鎵材料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、質子交換膜水電解槽(pemwe)具有高的工作電流密度和h2純度、低的電阻損耗等優點，使其成為高效率和占地面積小的電解槽的首選技術。然而，pemwe具有強酸性和氧化環境的工作條件對催化劑的活性和穩定性提出了實質性的挑戰。這些挑戰與析氧反應(oer)緩慢的動力學和對稀有關鍵催化劑的依賴有關。例如迄今為止，由于其穩定性而流行的陽極催化劑-氧化銥(iro2)。一方面，目前商業負載型氧化銥催化劑中ir的質量分數為75％以上，而ir是地球上最稀有的金屬之一，成本較高，另一方面，iro2的電化學性能在pemwe的工況條件下無法高效長期穩定運行，從而使得依賴氧化銥催化劑的pemwe不具有市場競爭力。為此，迫切需要開發具有內在活性、酸穩定性及低銥的電催化劑，來提高pemwe器件的競爭力。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種負載銥團簇的氧化鎵材料及其制備方法和應用，本專利技術提供的負載銥團簇的氧化鎵材料中ir含量低(≤50wt％)，具有優異的電化學性能，在pemwe工況下，作為催化劑的負載ir團簇的氧化鎵材料既具有增強的電催化活性，又具有良好的長期穩定性。
2、為了實現上述目的，本專利技術提供了以下技術方案：
3、本專利技術提供了一種負載銥團簇的氧化鎵材料，包括片狀的氧化鎵和負載在氧化鎵表面的銥團簇：
4、所述負載銥團簇的氧化鎵材料中銥的質量百分含量≤5
5、優選的，所述氧化鎵的晶型為ε-ga2o3，晶格結構為立方結構，空間群為fd-3m(227)。
6、本專利技術提供了上述技術方案所述負載銥團簇的氧化鎵材料的制備方法，包括以下步驟：
7、將ir源、鎵鹽、堿源、有機醇和水混合，進行一步水熱反應，得到所述負載銥團簇的氧化鎵材料。
8、優選的，所述ir源為銥氯酸。
9、優選的，所述鎵鹽為硝酸鎵。
10、優選的，所述堿源為氫氧化鉀。
11、優選的，所述有機醇為乙二醇。
12、優選的，所述一步水熱反應的溫度為160～220℃，保溫時間為12～36h。
13、優選的，所述ir源中ir和鎵鹽中ga的摩爾比為(1～2):(1～8)。
14、本專利技術提供了上述技術方案所述負載銥團簇的氧化鎵材料或上述技術方案所述制備方法制備的負載銥團簇的氧化鎵材料作為催化劑在質子交換膜水電解槽中的應用。
15、本專利技術提供了一種負載銥團簇的氧化鎵材料，包括片狀的氧化鎵和負載在氧化鎵表面的銥團簇：所述負載銥團簇的氧化鎵材料中銥的質量百分含量≤50％。本專利技術采用ga2o3作為基底材料，與貴金屬ir復合，能顯著降低復合材料中貴金屬ir的質量百分含量(≤50％)，降低成本；在電催化的析氧反應中，施加電壓后，負載銥團簇的氧化鎵材料(ir@ga2o3)能夠通過偏置誘導的ga浸出生成原位重建的ga-o-ir界面，這種ga-o-ir界面顯著降低了析氧反應的能壘，極大地提高了反應活性，顯著提升其電化學性能(過電勢和循環穩定性)；負載銥團簇的氧化鎵材料作為催化劑在質子交換膜水電解槽(pemwe)的工況條件下可以高效長期穩定運行超過1000h，遠遠超過商業催化劑的性能和最長運行時間。
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1.一種負載銥團簇的氧化鎵材料，其特征在于，包括片狀的氧化鎵和負載在氧化鎵表面的銥團簇：
2.根據權利要求1所述的負載銥團簇的氧化鎵材料，其特征在于，所述氧化鎵的晶型為ε-Ga2O3，晶格結構為立方結構，空間群為Fd-3m(227)。
3.權利要求1或2所述負載銥團簇的氧化鎵材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述Ir源為銥氯酸。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述鎵鹽為硝酸鎵。
6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述堿源為氫氧化鉀。
7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述有機醇為乙二醇。
8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述一步水熱反應的溫度為160～220℃，保溫時間為12～36h。
9.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述Ir源中Ir和鎵鹽中Ga的摩爾比為(1～2):(1～8)。
10.權利要求1或2所述負載銥團簇的氧化鎵材料或權利要求3～9任一項所述
...【技術特征摘要】
1.一種負載銥團簇的氧化鎵材料，其特征在于，包括片狀的氧化鎵和負載在氧化鎵表面的銥團簇：
2.根據權利要求1所述的負載銥團簇的氧化鎵材料，其特征在于，所述氧化鎵的晶型為ε-ga2o3，晶格結構為立方結構，空間群為fd-3m(227)。
3.權利要求1或2所述負載銥團簇的氧化鎵材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述ir源為銥氯酸。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述鎵鹽為硝酸鎵。
6.根據權利要求3所述...
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