【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于催化劑制備，涉及一種利用親水性碳基材料對高熵合金電解水催化劑進(jìn)行改性的方法和應(yīng)用，具體涉及一種親水性碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、全球能源需求的不斷增長，加之化石燃料的逐漸枯竭和環(huán)境的惡化，促使人們迫切尋找風(fēng)能和太陽能等可再生能源。然而，這些可持續(xù)能源的供應(yīng)和需求之間通常存在時間差距。水電解是一種很有前途的清潔、可持續(xù)的制氫能源技術(shù)。氫氣具有很高的熱值、清潔的燃燒產(chǎn)物和可再生的特性，是最理想的能源載體之一。尋找一種綠色、高效的制氫方法是大規(guī)模利用氫能面臨的主要挑戰(zhàn)。電化學(xué)水分解技術(shù)不僅能以一種環(huán)保的方式將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而且很容易與其他間歇能源（如風(fēng)能和太陽能）相結(jié)合，為高純度氫氣的生產(chǎn)提供了一種有前景的解決方案。
2、高熵合金催化劑具有高效、穩(wěn)定、可重復(fù)使用等優(yōu)點，完美適配于電解水制氫的反應(yīng)中。但是在設(shè)計高效的催化劑時，除考慮催化材料外，還應(yīng)考慮催化劑表面氫氣泡的形成和釋放，因為這將顯著影響催化性能。粘附在催化劑表面的氫氣泡減少了有效比表面積，增加了活化過電位，并作為離子通過電解質(zhì)轉(zhuǎn)運的堵塞，導(dǎo)致催化劑的過電位增加。此外，氫氣泡的演化會產(chǎn)生較大的拉伸力，當(dāng)氫氣泡脫離時，會破壞催化劑，從而降低催化劑的穩(wěn)定性。在電解水實驗中，通過對電解液進(jìn)行攪拌來施加外力，以促進(jìn)電解過程中產(chǎn)生的氫氣泡更快地從電極表面脫離，確實是一種常見的方法。這種方式能夠有效減少氣泡對電解反應(yīng)的影響，提高電解效率。然而，對電解液進(jìn)行攪拌施加外力的方法在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中并不實用，因為持續(xù)攪拌會增
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本專利技術(shù)的目的在于提供一種親水性碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑及其制備方法和應(yīng)用，以解決現(xiàn)有的電解水制氫催化劑表面氫氣泡較多、而在電解水過程中必須通過攪拌方式來消除氫氣泡的影響的技術(shù)問題。
2、為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
3、本專利技術(shù)公開了一種親水性碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑的方法，包括：
4、將親水性碳基材料和混合金屬鹽加入乙二醇溶液中，超聲混合均勻，得到反應(yīng)液；在200-240℃的油浴條件下，將反應(yīng)液熱處理0.5-2?h，冷卻后離心，制得親水性碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑。
5、優(yōu)選地，包括以下步驟：
6、1）將親水性碳基材料和混合金屬鹽加入乙二醇溶液中，超聲混合均勻，得到反應(yīng)液；
7、2）將乙二醇溶液通過油浴加熱至200-240℃，然后向其中緩慢加入步驟1）制得的反應(yīng)液，并加熱處理0.5-2?h，冷卻后離心，制得碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑。
8、優(yōu)選地，所述親水性碳基材料選擇親水性炭黑、親水性碳布或親水性生物炭材料。
9、優(yōu)選地，所述乙二醇溶液的純度為99.7%?(gas?chromatography，gc)）。
10、優(yōu)選地，所述混合金屬鹽由鉑鹽、鈀鹽、鈷鹽、鎳鹽和銅鹽配制而成。
11、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述混合金屬鹽選擇乙酰丙酮金屬鹽。
12、更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述混合金屬鹽由相同摩爾質(zhì)量的乙酰丙酮鉑、乙酰丙酮鈀、乙酰丙酮鈷、乙酰丙酮鎳和乙酰丙酮銅配制而成。
13、優(yōu)選地，步驟1）中，碳基材料和混合金屬鹽的用量比為（0.3-0.4）mg：（0.1-0.2）mmol。
14、優(yōu)選地，步驟1）中，超聲混合時間為0.25-0.75?h。
15、優(yōu)選地，步驟2）中，反應(yīng)液是以230?-260?μls-1的速率緩慢滴加到油浴加熱的乙二醇溶液中。在這個滴加速率下，反應(yīng)更加充分，且生成物顆粒的大小分布比較均勻。
16、本專利技術(shù)還公開了采用上述的方法制得的碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑，該碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑親水性增強(qiáng)。
17、本專利技術(shù)還公開了上述碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑在電解水制氫反應(yīng)中的應(yīng)用。
18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：
19、本專利技術(shù)公開了采用親水性碳基材料對混合金屬鹽高熵合金電解水制氫催化劑改性的方法，一方面，為優(yōu)化催化劑的性能，增強(qiáng)催化劑的親水性，本專利技術(shù)選擇親水性碳基材料來增強(qiáng)催化劑的親水性，通過加入親水性碳基材料可以有效改善催化劑的表面性質(zhì)，使得生成的氫氣泡更容易脫離，從而減少氣體累積現(xiàn)象，提高反應(yīng)效率；另一方面，在進(jìn)行反應(yīng)前，將含有混合金屬鹽的反應(yīng)液混合均勻，并將其緩慢滴加到反應(yīng)溶劑中，此操作能夠保證在催化劑的制備過程中，原料顆粒大小和元素分布均勻，有助于提高催化反應(yīng)的效率和選擇性。這種均勻的結(jié)構(gòu)能夠提供更多的催化位點，促進(jìn)反應(yīng)物的吸附和轉(zhuǎn)化，從而增強(qiáng)電解水制氫的性能。此外，均勻的元素分布有助于優(yōu)化催化劑的電子和離子導(dǎo)電性，進(jìn)一步提升整體催化效果。因此，本專利技術(shù)結(jié)合以上兩個專利技術(shù)點構(gòu)成的創(chuàng)新方案，既能保持催化劑的活性，又能改善其表面親水性，從而實現(xiàn)更高效的電催化反應(yīng)。這種優(yōu)化方法為電催化劑的設(shè)計和應(yīng)用提供了新的思路，有助于推動可再生能源技術(shù)的發(fā)展。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種親水性碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑的方法，其特征在于，所述親水性碳基材料選擇親水性炭黑、親水性碳布或親水性生物炭材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑的方法，其特征在于，所述乙二醇溶液的純度為99.7%(GC)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑的方法，其特征在于，所述混合金屬鹽由鉑鹽、鈀鹽、鈷鹽、鎳鹽和銅鹽配制而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的親水性碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑的方法，其特征在于，所述混合金屬鹽由相同摩爾質(zhì)量的乙酰丙酮鉑、乙酰丙酮鈀、乙酰丙酮鈷、乙酰丙酮鎳和乙酰丙酮銅配制而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑的方法，其特征在于，步驟1）中，碳基材料和混合金屬鹽的用量比為（0.3-0.4）mg：（0.1-0.2）mmol。
7.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性碳基材料改性高熵合
8.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑的方法，其特征在于，步驟2）中，反應(yīng)液是以230?-260?μLs-1的速率緩慢滴加到油浴加熱的乙二醇溶液中。
9.采用權(quán)利要求1-8中任意一項所述的方法制得的親水性碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑，其特征在于，該親水性碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑親水性增強(qiáng)。
10.權(quán)利要求9所述的親水性碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑在電解水制氫反應(yīng)中的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種親水性碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑的方法，其特征在于，所述親水性碳基材料選擇親水性炭黑、親水性碳布或親水性生物炭材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑的方法，其特征在于，所述乙二醇溶液的純度為99.7%(gc)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑的方法，其特征在于，所述混合金屬鹽由鉑鹽、鈀鹽、鈷鹽、鎳鹽和銅鹽配制而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的親水性碳基材料改性高熵合金電解水制氫催化劑的方法，其特征在于，所述混合金屬鹽由相同摩爾質(zhì)量的乙酰丙酮鉑、乙酰丙酮鈀、乙酰丙酮鈷、乙酰丙酮鎳和乙酰丙酮銅配制而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳杰，陳春迎，任李萍，范金鵬，王奇，陳新，
申請(專利權(quán))人：西安交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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