【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于催化劑材料制備，尤其涉及一種釕鉭復合電催化劑及其制備方法與應用。
技術介紹
1、為了實現能源向清潔綠色和可持續化方向發展，以及降低能源危機和環境問題的危害，新型能源的探索開發一直是世界各國的重要研究領域。氫能具有高熱值、低污染、儲量豐富等優點，理論上是最具潛力和理想的新型能源。由于水是唯一可用的無化石氫氣來源，所以電解水技術已成為連接清潔能源與可持續發展目標中提供氫氣的最可行的方法之一。目前電解水制氫技術的主要有兩種路線，分別為堿性電解水技術(awe)和質子交換膜電解水技術(pem)。而與堿性電解水技術相比，質子交換膜電解水制氫技術具有氫氣純度高、電流密度大(＞1a/cm2)、能源效率高(74％～87％)、響應速度快等諸多優勢，尤其適合與間歇性可再生電力匹配。因此，質子交換膜電解水制氫技術被認為是最具發展前景的電解水制氫技術。
2、常用的電解水催化劑主要為銥基催化劑、氧化銥基催化劑和氧化釕催化劑。其中氧化釕(ruo2)作為酸性電解水催化劑，相比于其他兩種催化劑，具有成本低、活性高的優勢。但由于工作介質的強酸性和工作電位范圍內易形成高價氧化物ruo4，使得氧化釕催化劑在酸性析氧反應(oer)過程中往往伴隨著釕的氧化和溶出，最終導致釕的活性位點減少和催化劑的析氧反應性能的衰減。為了提高氧化釕基電催化劑的性能，有必要提高活性位點的使用效率。而在提升氧化釕基催化劑的活性同時提高催化劑的穩定性，對于氧化釕催化劑的發展和商業化進程，意義顯著。
3、公開于該
技術介紹
部分的信息僅僅旨在增加對本專利技術的總體
技術實現思路
1、為了解決現有技術中氧化釕催化劑活性位點小、穩定性差，缺乏簡單、安全、高效制備方法的技術問題，提供一種釕鉭復合電催化劑及其制備方法與應用。
2、本專利技術第一方面提供一種釕鉭復合電催化劑，所述釕鉭復合電催化劑具有核殼結構，所述氧化釕為核，所述五氧化二鉭為殼，所述五氧化二鉭殼上具有孔道。
3、在一些實施方式中，所述氧化釕為催化活性中心，所述五氧化二鉭為保護外殼；
4、和/或，所述釕鉭復合電催化劑不包括分散劑、造孔劑。
5、在一些實施方式中，所述釕鉭復合電催化劑為納米顆粒，所述釕鉭復合電催化劑納米顆粒的粒徑為150～200nm；
6、和/或，所述釕鉭復合電催化劑的比表面積在300～350m2/g范圍內；
7、和/或，所述釕鉭復合電催化劑的孔道的容積為0.15～0.25cm3/g。
8、本專利技術第二方面提供一種釕鉭復合電催化劑的制備方法，在釕膠體表面形成草酸鉭膠體，得到前驅體；
9、將所述前驅體熱處理后得到所述釕鉭復合電催化劑。
10、在一些實施方式中，所述釕膠體通過將釕鹽和絡合配體進行絡合反應得到。
11、在一些實施方式中，所述釕鹽為可溶性釕鹽，優選的，所述釕鹽為氯化釕，乙酸釕，乙酰丙酮釕中的一種或多種；
12、和/或，所述絡合配體為檸檬酸鈉、乳酸鈉、聚丙烯酸鈉中的一種或多種。
13、在一些實施方式中，在釕膠體表面形成草酸鉭膠體包括：
14、向所述釕膠體中加入草酸鹽溶液，攪拌，草酸離子被吸附在所述釕膠體表面；
15、然后加入鉭酸鹽溶液，加熱反應，鉭離子和草酸離子發生二次絡合，在釕膠體表面形成一層草酸鉭膠體，得到所述前驅體。
16、在一些實施方式中，所述草酸鹽為水溶性草酸鹽，優選的，所述草酸鹽為草酸鈉、草酸鉀、草酸銨中的一種或多種；
17、和/或，所述鉭酸鹽溶液為鉭酸鹽溶于乙二醇水溶液中獲得的溶液，優選的，所述鉭酸鹽為鉭酸鈉、鉭酸鉀、鉭酸銨中的一種或多種。
18、在一些實施方式中，所述熱處理包括：在空氣氛圍下高溫處理，處理溫度為300～800℃；優選的，所述高溫熱處理時間為1～3h；
19、和/或，所述高溫處理的升溫速率為2～10℃/min。
20、本專利技術第四方面提供上述的釕鉭復合電催化劑或者上述的制備方法制備得到的釕鉭復合電催化劑作為電解水催化劑的應用。
21、相比于現有技術，本專利技術達到的技術效果如下：
22、(1)本專利技術提出了一種連續絡合法結合原位熱分解法的催化劑制備工藝路線，制備的催化劑以五氧化二鉭(ta2o5)為外殼包覆氧化釕(ruo2)形成核殼結構，其中ruo2為活性中心，催化電解水析氧反應的進行，而ta2o5外殼具有良好的耐酸堿性，在酸性電解液可穩定存在，能夠有效提高催化劑穩定性。
23、(2)本專利技術采用連續絡合法，先將釕離子和絡合配體進行絡合反應得到釕膠體，加入草酸后，草酸被吸附在釕膠體表面，進一步加入鉭鹽后鉭離子和草酸發生二次絡合，在釕膠體表面形成一層草酸鉭膠體，相比于常規的浸漬法，該方法得到的核殼結構更加均勻高效。
24、(3)在原位熱處理過程中，釕膠體和草酸鉭膠體同時分解，生成的水和co2以氣體形式逸出，在高溫下能夠有效抑制納米顆粒間的團聚，同時在ta2o5外殼形成大量孔道結構，有利于充分暴露ruo2活性位點和催化傳質過程的進行，無需引入額外的分散劑和造孔劑，使制備過程更加簡單，能夠有效降低制備成本和工藝復雜程度。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種釕鉭復合電催化劑，其特征在于，所述釕鉭復合電催化劑具有核殼結構，所述氧化釕為核，所述五氧化二鉭為殼，所述五氧化二鉭殼上具有孔道。
2.根據權利要求1所述的釕鉭復合電催化劑，其特征在于，所述氧化釕為催化活性中心，所述五氧化二鉭為保護外殼；
3.根據權利要求1所述的釕鉭復合電催化劑，其特征在于，所述釕鉭復合電催化劑為納米顆粒，所述釕鉭復合電催化劑納米顆粒的粒徑為150～200nm；
4.一種釕鉭復合電催化劑的制備方法，其特征在于，包括：在釕膠體表面形成草酸鉭膠體，得到前驅體；
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述釕膠體通過將釕鹽和絡合配體進行絡合反應得到。
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述釕鹽為可溶性釕鹽，優選的，所述釕鹽為氯化釕，乙酸釕，乙酰丙酮釕中的一種或多種；
7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，在釕膠體表面形成草酸鉭膠體包括：
8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述草酸鹽為水溶性草酸鹽，優選的，所述草酸鹽為草酸鈉、草酸鉀、草酸銨中的
9.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述熱處理包括：在空氣氛圍下高溫處理，處理溫度為300～800℃；優選的，所述高溫熱處理時間為1～3h；
10.根據權利要求1-3中任一項所述的釕鉭復合電催化劑或者根據權利要求4-9中任一項所述的制備方法制備得到的釕鉭復合電催化劑作為電解水催化劑的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種釕鉭復合電催化劑，其特征在于，所述釕鉭復合電催化劑具有核殼結構，所述氧化釕為核，所述五氧化二鉭為殼，所述五氧化二鉭殼上具有孔道。
2.根據權利要求1所述的釕鉭復合電催化劑，其特征在于，所述氧化釕為催化活性中心，所述五氧化二鉭為保護外殼；
3.根據權利要求1所述的釕鉭復合電催化劑，其特征在于，所述釕鉭復合電催化劑為納米顆粒，所述釕鉭復合電催化劑納米顆粒的粒徑為150～200nm；
4.一種釕鉭復合電催化劑的制備方法，其特征在于，包括：在釕膠體表面形成草酸鉭膠體，得到前驅體；
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述釕膠體通過將釕鹽和絡合配體進行絡合反應得到。
6.根據權利要求5所述的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃超，鄧翔，龔志威，朱兆宇，王凡，裴曉東，
申請(專利權)人：中鋼集團南京新材料研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。