一种Ag@CoMoO4析氧电催化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及电解水催化材料技术领域，具体涉及一种Ag@CoMoO4析氧电催化剂的制备方法；包括以下步骤：(1)将聚乙烯吡咯烷酮与1,2

【技术实现步骤摘要】
一种Ag@CoMoO4析氧电催化剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及电解水催化材料
，具体涉及一种Ag@CoMoO4析氧电催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]能源危机的日益严重和化石燃料引起的环境污染成为目前人类社会可持续发展的两大阻碍, 可再生能源的开发和储存问题引起了国内外科研工作者的广泛关注。电化学过程可以实现电能与储存在化学键中的化学能的相互转换，从而可以用来解决能源存储与转化过程中所涉及到的以下几个关键难题：第一，电化学的能源转换为带电界面反应，因此电化学电池转化率理论上远高于传统的热效率；第二，电化学体系为能量转换和存储提供了一个高效稳定的平台；第三，电化学体系的整个过程都是环境友好的反应，不会引起环境污染及其它环境问题氢能具有能量转换效率高、能量密度高、二氧化碳零排放、环境相容性好等优点，被认为是替代传统化石燃料的理想能源。基于电化学分解水的原理，利用可再生太阳能或者电能将水驱动分解成氢气和氧气，这被认为是一种高效的和可持续产氢的途径。电解水过程包括两个半反应，即析氧反应(OER)和析氢反应，析氧反应是一个四电子转移过程，催化机理较为复杂，其反应动力学缓慢，所需的过电位较高，是限制水电解效率的关键一环。到目前为止，贵金属催化剂二氧化钌(RuO2)和二氧化铱(IrO2)被认为是高效的OER电催化剂，但由于其储量稀少、价格昂贵，直接制约了其商业化应用。因此，迫切需要开发廉价、高效、耐用的OER电催化剂来替代贵金属催化剂。近年来，以铁、钴、镍、铜、钼和锰为基的过渡金属基纳米材料表现出优异的电化学活性，但由于其催化析氧反应中的耐久性比较差，尤其是在强碱性电解液和高电位等恶劣环境下，因此，开发高效的碱性产氧电催化剂成为现在研究的重中之重。

技术实现思路

[0003]本专利技术克服现有技术的不足，提供一种Ag@CoMoO4析氧电催化剂的制备方法。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种Ag@CoMoO4析氧电催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1) 将聚乙烯吡咯烷酮与1, 2
‑
丙二醇混合，一定温度下搅拌，之后加入一定浓度的氯化钠溶液和硝酸银溶液，制得银纳米线溶液；(2) 将上述银纳米线采用丙酮纯化并洗涤数次备用；(3) 称取2
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甲基咪唑于不同量的银纳米线和甲醇的混液中，加入六水合硝酸钴的甲醇溶液，以上混合液溶于乙醇进行常温搅拌；(4) 步骤(3)中得到的产物中加入九水合钼酸钠，进行水热反应；待自然冷却至室温后，离心收集，乙醇洗涤数次，烘干后得到Ag@CoMoO4、CoMoO4、Ag5@CoMoO4及Ag
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@CoMoO4四种催化剂。
[0005]本专利技术利用ZIF
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67(沸石咪唑酯骨架结构材料)的框架结构分离堆积的银纳米线。
ZIF
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67具有多孔结构，从而提高催化剂的比表面积；银纳米线具有优异的导电性，可以有效地促进界面电子的转移，从而提高催化材料的电流密度。本专利技术中所设计的Ag@CoMoO4催化材料的制备工艺，充分利用了ZIF
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67结构有序、比表面积大和银纳米线导电性优良等优点，制备所得的Ag@CoMoO4催化材料结构均匀、电催化析氧性能优异，而且所采用的均为常规设备，廉价易得、制备工艺简单易行、适合工业化大规模生产。
[0006]本专利技术操作简单，生产成本低，易实现规模化，能够在碱性条件下长时间保持自身的微观结构和良好的催化活性，在电催化产氢方面具有潜在的工业应用价值。
[0007]进一步的，步骤（1）中所述氯化钠溶液的浓度为10 mM，硝酸银溶液的浓度为0.15 M。
[0008]进一步的，步骤（1）中聚乙烯吡咯烷酮、1, 2
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丙二醇、氯化钠溶液及硝酸银溶液的质量体积比为：75 mg：5 mL：50 μL：2 mL。
[0009]进一步的，步骤（3）中2
‑
甲基咪唑、银纳米线和甲醇的混合液、六水合硝酸钴的质量体积比为0.3284 g：20mL: 0.291 g；六水合硝酸钴的甲醇溶液中六水合硝酸钴与甲醇的质量体积比为0.291 g：20mL。
[0010]进一步的，所述银纳米线和甲醇的混合液中，当银纳米线与甲醇的体积比为1:1时，得到Ag@CoMoO4催化剂；当银纳米线与甲醇的体积比为0:2时，得到CoMoO4催化剂；当银纳米线与甲醇的体积比为1:3时，得到Ag5@CoMoO4催化剂；当银纳米线与甲醇的体积比为2:0时，得到Ag
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@CoMoO4催化剂。
[0011]进一步的，步骤（4）中九水合钼酸钠与步骤（3）中2
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甲基咪唑的质量比为1：5。
[0012]另外，本专利技术还提供上述的制备方法所制备的Ag@CoMoO4催化剂在电解水析氧电催化中的应用。
[0013]本专利技术还提供上述的制备方法所制备的Ag@CoMoO4催化剂应用于电解水析氧电催化中的催化性能测试方法，将Ag@CoMoO4催化剂溶解在乙醇和萘酚的混合溶液中，超声分散至均匀，将所得分散液滴在碳纸上，以此作为工作电极，利用电化学工作站进行测试。
[0014]进一步的，乙醇和萘酚的混合溶液中萘酚的质量分数为5 Wt%。
[0015]进一步的，所述测试方法采用三电极工作体系，以Hg/HgO作为参比电极，以碳棒作为对电极，以氢氧化钾溶液作为电解液。
[0016]与现有技术相比本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术制备的催化剂采用的原料成本较低，操作周期短，重复性高，易规模化生产。
[0017]2. 本专利技术所述制备方法过程中仅需要烘箱，油浴锅，离心机，磁力搅拌器等常规反应设备，设备廉价易得，操作简单。
[0018]3. 本专利技术制得的材料具有优异的析氧能力，仅需要236 mV的过电势即可使电流密度达到10 mA cm
‑2，性能甚至优于贵金属催化剂；在长达16个小时的稳定性测试中，催化活性没有衰减。
[0019]4. 本专利技术充分利用银纳米线具有优异的导电性，可有效促进界面电子转移，提高催化材料的电流密度的特点，利用钼酸钴稳定性好，活性位点多的特点，表现出良好的电催化性能。
附图说明
[0020]图1为实施例1中获得的Ag@CoMoO4催化剂的XRD谱图；图2为实施例1中制备的银纳米线和实施例2中制备的CoMoO4催化剂的SEM照片；图3为实施例1中获得的Ag@CoMoO4催化剂的SEM照片；图4为实施例1中获得的Ag@CoMoO4催化剂的EDX mapping图；图5为实施例1中获得的Ag@CoMoO4催化剂的EDX 能谱图；图6为实施例1中获得的Ag@CoMoO4催化剂的XPS谱图；图7为实施例1中获得的Ag@CoMoO4及IrO2和实施例2中获得的CoMoO4催化剂的线性扫描伏安图；图8为实施例1中获得的Ag@CoMoO4、实施例3中获得的Ag5@CoMoO4及实施例4中获得的Ag
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ag@CoMoO4析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1) 将聚乙烯吡咯烷酮与1, 2
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丙二醇混合，一定温度下搅拌，之后加入一定浓度的氯化钠溶液和硝酸银溶液，制得银纳米线溶液；(2) 将步骤（1）银纳米线采用丙酮纯化并洗涤数次备用；(3) 称取2
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甲基咪唑于不同量的银纳米线和甲醇的混液中，加入六水合硝酸钴的甲醇溶液，以上混合液溶于乙醇进行常温搅拌；(4) 步骤(3)中得到的产物中加入九水合钼酸钠，进行水热反应；待自然冷却至室温后，离心收集，乙醇洗涤数次，烘干后得到Ag@CoMoO4、CoMoO4、Ag5@CoMoO4及Ag
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@CoMoO4四种催化剂。2.根据权利要求1所述的一种Ag@CoMoO4析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述氯化钠溶液的浓度为10 mM，硝酸银溶液的浓度为0.15 M。3.根据权利要求2所述的一种Ag@CoMoO4析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中聚乙烯吡咯烷酮、1, 2
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丙二醇、氯化钠溶液及硝酸银溶液的质量体积比为：75 mg：5 mL：50 μL：2 mL。4.根据权利要求1所述的一种Ag@CoMoO4析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中2
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甲基咪唑、银纳米线和甲醇的混合液、六水合硝酸钴的质量体积比为0.3284 g：20mL: 0.291 g；六水合硝酸钴的甲醇溶液中六水合硝酸钴与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张美琳，杨绍华，温婷婷，高义灏，刘伟东，弓亚琼，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：