【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本公開涉及催化劑和電化學，尤其涉及一種析氧反應催化劑及其制備方法和應用。
技術介紹
1、氧氣析出反應（即析氧反應，oxygen?evolution?reaction，oer）是電解水制氫、燃料電池等新能源技術中的重要電化學反應之一。然而，oer由于其復雜的多電子轉移過程，通常表現(xiàn)出較高的反應過電位，成為電化學裝置中效率的限制因素，且與堿性條件相比，酸性條件在熱力學上不利于陽極側的氧析出電催化，這對活性材料的選擇提出了更高的要求。
2、相關技術中，酸性oer催化劑主要來源于全球儲量較低的貴金屬銥。銥基催化劑因其在酸性條件下具有優(yōu)異的電催化性能和較高的穩(wěn)定性，成為酸性oer催化劑的研究重點。但是，銥資源稀缺且價格昂貴。
技術實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，為了至少部分地解決上述提及的技術問題中的至少之一，本公開提供了一種析氧反應催化劑及其制備方法和應用。
2、根據(jù)本公開一個方面的實施例，提供了一種析氧反應催化劑的制備方法，包括：將銥鹽、釕鹽、鎢鹽、堿金屬硝酸鹽和碳氮材料的混合物進行空氣煅燒，得到析氧反應催化劑。
3、根據(jù)本公開的實施例，上述銥鹽、釕鹽、鎢鹽、堿金屬硝酸鹽和碳氮材料的混合物是通過以下方法制備的：將包含銥鹽、釕鹽、鎢鹽、堿金屬硝酸鹽和碳氮材料的分散液加熱至分散液中的溶劑蒸發(fā)，得到上述銥鹽、釕鹽、鎢鹽、堿金屬硝酸鹽和碳氮材料的混合物。
4、根據(jù)本公開的實施例，在上述銥鹽、釕鹽、鎢鹽、堿金屬硝酸鹽和碳氮材料的混合物中，銥鹽和釕鹽的摩爾比為
5、根據(jù)本公開的實施例，在上述銥鹽、釕鹽、鎢鹽、堿金屬硝酸鹽和碳氮材料的混合物中，銥鹽和釕鹽的加和與鎢鹽的摩爾比為1：（0.01~0.20）。
6、根據(jù)本公開的實施例，在上述銥鹽、釕鹽、鎢鹽、堿金屬硝酸鹽和碳氮材料的混合物中，銥鹽、釕鹽和鎢鹽的加和與堿金屬硝酸鹽的摩爾比為（1~10）:100。
7、根據(jù)本公開的實施例，在上述銥鹽、釕鹽、鎢鹽、堿金屬硝酸鹽和碳氮材料的混合物中，上述碳氮材料與上述堿金屬硝酸鹽的質量比為1：（50~1000）。
8、根據(jù)本公開的實施例，上述煅燒的溫度為300~700℃。
9、根據(jù)本公開的實施例，上述煅燒的時間為1~6h。
10、根據(jù)本公開的實施例，上述煅燒的升溫速率為1~10°c/min。
11、根據(jù)本公開的實施例，上述煅燒的溫度為350~400℃。
12、根據(jù)本公開的實施例，上述碳氮材料選自三聚氰胺、尿素和金屬有機骨架材料中的一種或多種。
13、根據(jù)本公開的實施例，上述堿金屬硝酸鹽選自硝酸鈉、硝酸鉀和硝酸鋰中的一種或多種。
14、根據(jù)本公開的實施例，上述銥鹽選自氯銥酸、氯銥酸水合物和硝酸銥中的一種或多種。
15、根據(jù)本公開的實施例，上述釕鹽選自三硝基亞硝酰釕、水合三氯化釕、三氯化釕和二氯化釕中的一種或多種。
16、根據(jù)本公開的實施例，上述鎢鹽選自氯化鎢、氧化物或堿金屬鎢鹽中的一種或多種。
17、根據(jù)本公開的實施例，上述包含銥鹽、釕鹽、鎢鹽、堿金屬硝酸鹽和碳氮材料的分散液是通過以下方法制備的：將包含銥鹽的溶液和包含釕鹽的溶液混合，得到第一混合液；將上述堿金屬硝酸鹽加入上述第一混合液中，得到第二混合液；將包含鎢鹽的溶液和上述碳基材料加入上述第二混合液中，得到上述分散液。
18、根據(jù)本公開的實施例，上述包含銥鹽的溶液的濃度為0.01~1.00mol/l。
19、根據(jù)本公開的實施例，上述包含釕鹽的溶液的濃度為0.02~2.00mol/l。
20、根據(jù)本公開的實施例，上述包含鎢鹽的溶液的濃度為0.001~0.5mol/l。
21、根據(jù)本公開另一個方面的實施例，提供了上述制備方法制得的析氧反應催化劑。
22、根據(jù)本公開另一個方面的實施例，提供了上述析氧反應催化劑在電化學產氧領域中的應用。
23、根據(jù)本公開的實施例，通過將銥鹽、釕鹽、鎢鹽、堿金屬硝酸鹽和碳氮材料的混合物進行空氣煅燒，煅燒過程中，堿金屬硝酸鹽作為助熔劑，碳氮材料作為調控材料，促進了具有納米片結構的析氧反應催化劑的形成；且碳氮材料還可以在燒結過程中對催化劑的價態(tài)與穩(wěn)定性進行調節(jié)，使催化劑中存在一定低價態(tài)的金屬，有利于材料的導電性。本公開實施例提供的制備方法工藝簡化，有利于大規(guī)模生產和應用。
24、本公開實施例提供的析氧反應催化劑具有納米片結構，顯著增加了催化劑的比表面積，提供了更多的活性位點；通過對析氧反應催化劑的價態(tài)進行調節(jié)，增強了催化劑的導電性和抗腐蝕能力，進一步提升了oer催化效率。本公開實施例提供的析氧反應催化劑不僅具有高效的oer催化性能，還表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，能夠長時間在酸性介質中穩(wěn)定工作。
25、本公開實施例提供的析氧反應催化劑不僅適用于電化學氧泵，還具有在其他酸性介質中的電化學裝置應用的潛力，如質子交換膜電解槽等，為新能源技術的發(fā)展提供了新的可能性。
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1.一種析氧反應催化劑的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述銥鹽、釕鹽、鎢鹽、堿金屬硝酸鹽和碳氮材料的混合物是通過以下方法制備的：
3.根據(jù)權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，在所述銥鹽、釕鹽、鎢鹽、堿金屬硝酸鹽和碳氮材料的混合物中：
4.根據(jù)權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述煅燒的溫度為300~700℃；
5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述煅燒的升溫速率為1~10℃/min；
6.根據(jù)權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述碳氮材料選自三聚氰胺、尿素和金屬有機骨架材料中的一種或多種；
7.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述包含銥鹽、釕鹽、鎢鹽、堿金屬的硝酸鹽和碳氮材料的分散液是通過以下方法制備的：
8.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述包含銥鹽的溶液的濃度為0.01~1.00mol/L；
9.一種權利要求1~8中任一項所述的制備方法制得的析氧反應催化劑，其特征在于，所述析氧反應
10.權利要求9所述的析氧反應催化劑在電化學產氧領域中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種析氧反應催化劑的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述銥鹽、釕鹽、鎢鹽、堿金屬硝酸鹽和碳氮材料的混合物是通過以下方法制備的：
3.根據(jù)權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，在所述銥鹽、釕鹽、鎢鹽、堿金屬硝酸鹽和碳氮材料的混合物中：
4.根據(jù)權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述煅燒的溫度為300~700℃；
5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述煅燒的升溫速率為1~10℃/min；
6.根據(jù)權利要求1或2所述...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：吳宇恩，李一民，張鈺，
申請(專利權)人：中國科學技術大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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