高熵制造技术

本发明专利技术属于材料领域，具体涉及一种高熵

【技术实现步骤摘要】
高熵Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M氢氧化物复合材料及其制备和在电催化中的应用


[0001]本专利技术属于电催化
，具体涉及一种高熵氢氧化物复合电催化的制备方法及其产品
。

技术介绍

[0002]随着温室效应越来越剧烈，低碳生活越来越受到人们的重视
。
为了减少化石燃料的使用和二氧化碳
(CO2)
排放，越来越多的国家接受碳排放峰值计划并最终实现碳中和
。
因此，可再生能源技术受到了相当大的关注，并得到了突飞猛进的发展
。
可是清洁能源产出的不稳定和存储运输成为新的问题
。
电化学分解水是一种转移不稳定能量
、
生产可持续高效氢能的有效途径
。
电解水反应包括阳极析氧反应
(OER)
和阴极析氢反应
(HER)。
电解水的理论驱动电压为
1.23V
，但反应过程中复杂的电子传递机制和迟缓的动力学增加了启动能量阈值，因此需要更高的过电位
。
对于电化学分解水技术，目前实现商用的电催化剂，如
Pt/C(
用于
HER)、IrO2和
RuO2(
用于
OER)
，尽管效率很高，但由于成本过高，不适用于大规模制氢
。
实验室为了取代贵金属催化剂，第一行过渡金属氧化物和氢氧化物是有前途的替代电催化剂
。
使用廉价的金属合成高效稳定的电催化剂是目前研究的方向
。
目前碱性溶液作为电解液已有成熟的工业体系，故而碱性溶液常被用作理想的电解液
。
因此需要探索在碱性电解液中对
OER
和
HER
具有较高的电催化活性的廉价的电催化剂
。

技术实现思路

[0003]针对现有碱性电解液的电催化材料的活性以及大电流的长程催化稳定性不理想的问题，本专利技术第一目的在于，提供一种高熵
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
氢氧化物复合材料，旨在提供一种适配碱性电催化环境，兼顾优异活性以及催化稳定性的电催化材料
。
[0004]本专利技术第二目的在于，提供所述的高熵
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
氢氧化物复合材料的制备方法，旨在制得具有优异活性以及大电流长程催化稳定性的材料
。
[0005]本专利技术第三目的在于，提供所述的高熵
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
氢氧化物复合材料在电催化
(
电解水催化剂
)
中的应用
。
[0006]一种高熵
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
氢氧化物复合材料，包括基底，复合在基底上的具有层状结构的高熵
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
氢氧化物；
[0007]高熵
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
氢氧化物中，所述的
N
为
Ca、Cr、Mn、Cu、Zn、Pt、Pd、Ir
和
Au
中的至少一种，所述的
M
为
Ca、Cr、Mn、Cu、Zn、Pt、Pd、Ir
和
Au
中不同于
N
的一种，且
N
和
M
选取不同的金属元素；
[0008]所述的
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
的摩尔比为
(1
～
4)
：
(1
～
4)
：
(1
～
2)
：
(1
～
2)
：
(1
～
4)。
[0009]本专利技术创新地研究发现，在基底上复合高熵效应的
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
氢氧化物层状材料，基于成分
、
物相以及结构的联合协同，能够协同改善材料的电催化活性，且能够改善材料的催化稳定性，特别是大电流下的催化稳定性
。
[0010]优选地，所述的
N
选择
Ca
和
/
或
Cr
，进一步优选为
Cr。
优选地，所述的
M
为
Mn、Cu、Zn、Pt
中的至少一种，进一步优选为
Zn。
本专利技术研究表明，采用优选的
N
和
M
，基于所述的片层氢氧化物高熵化联合，可进一步协同改善电催化活性和大电流循环稳定性
。
[0011]本专利技术中，所述的
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
的摩尔比为1～
3:1
～3：1～
1.5:1
～
1.5:1
～3，进一步优选为2～
3:2
～3：1～
1.5:1
～
1.5:2
～
3。
研究发现，优选的比例下，可以获得更优的性能
。
[0012]本专利技术中，所述的基底可以为任意具有导电性能的导电材料，进一步可以为泡沫金属
、
碳纸
、
碳布中的一种
。
[0013]优选地，所述的高熵
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
氢氧化物复合材料中，高熵
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
氢氧化物的负载量为
0.6
～
5mol/m2；优选为1～
1.8mol/m2。
本专利技术中，进一步控制高熵
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
氢氧化物层状材料的含量，可进一步改善材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高熵
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
氢氧化物复合材料，其特征在于，包括基底，以及复合在基底上的具有层状结构的高熵
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
氢氧化物；高熵
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
氢氧化物中，所述的
N
和所述的
M
独自选自
Ca、Cr、Mn、Cu、Zn、Pt、Pd、Ir、Au
中的至少一种，且
N
和
M
选取不同的金属元素；所述的
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
的摩尔比为
(1
～
4)
：
(1
～
4)
：
(1
～
2)
：
(1
～
2)
：
(1
～
4)。2.
如权利要求1所述的高熵
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
氢氧化物复合材料，其特征在于，所述的
N
选择
Ca
和
/
或
Cr
，进一步优选为
Cr
；优选地，所述的
M
为
Mn、Cu、Zn、Pt
中的至少一种，进一步优选为
Zn
；优选地，所述的基底为导电材料，优选为泡沫金属
、
碳纸
、
碳布中的一种
。3.
如权利要求1所述的高熵
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
氢氧化物复合材料，其特征在于，所述的高熵
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
氢氧化物复合材料中，高熵
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
氢氧化物的含量为
0.6
～
5mol/m2；优选为1～
1.8mol/m2。4.
一种权利要求1～3任一项所述的高熵
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
氢氧化物复合材料的制备方法，其特征在于，将包含所述摩尔比的
Ni
源
、Co
源
、Fe
源
、N
源
、M
源的金属源和碱在基底上进行沉积组装反应，在基底上沉积高熵
Ni
‑
Co
‑
Fe
‑
N
‑
M
氢氧化物，即得所述复合材料；其中，沉积组装反应起始溶液中，碱的浓度在

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亚辉，李宏宇，周言根，赖延清，王梦然，江浩，李思敏，谢超，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：