【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及导电催化材料制备领域，具体而言，涉及一种氟掺杂的co3o4析氧电催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、开发廉价高效的析氧（oer）电催化剂对发展电化学制氢、二氧化碳还原等清洁能源技术至关重要。通常情况下，以氧化铱/氧化钌(iro2/ruo2)为代表的贵金属基材料是最具活性oer催化剂。但由于价格昂贵且资源稀少，大规模部署使用这些材料难以实现。于是，许多研究人员致力于开发相对廉价易得的非贵金属电催化剂。储量丰富的过渡金属元素如钴(co)、镍(ni)、铁(fe)、锰(mn)及其衍生物被认为是较有潜力的oer催化剂。作为典型的尖晶石型氧化物，四氧化三钴（co3o4）被人们广泛关注。由于其本征活性较低，越来越多的人开始利用各种方法对其改性，以期提升其催化活性。其中异质元素的掺杂是典型的策略。异质元素掺杂能够改变co的电子结构，有利于提升催化活性。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，提供一种低成本的析氧电催化剂。
2、本专利技术的目的是这样实现的：一种氟掺杂的co3o4析氧电催化剂的制备方法，包括：将具有co3o4纳米阵列的催化剂前驱体置于等离子体设备中，加入氟源，进行等离子体处理，处理功率为300~500w，处理时间为0.5~5 min，获得氟掺杂的co3o4析氧电催化剂。
3、作为优选的实施方案，所述具有co3o4纳米阵列的催化剂前驱体的制备包括：
4、将基底材料置于钴盐、尿素、氟化铵的混合液体中进行水热反
5、作为优选的实施方案，所述基底材料为泡沫镍或碳布。
6、作为优选的实施方案，所述钴盐、尿素、氟化铵的质量比为1~2:1~4:1-5。
7、作为优选的实施方案，所述水热反应的温度为120~150℃，反应时间为6~15h；
8、作为优选的实施方案，所述煅烧温度为300~400℃，煅烧时间为2~4h，煅烧气氛为空气或者氩气。
9、作为优选的实施方案，当氟源为气态时，通入的气体流量控制在10~20ml/min；当氟源为固态时，先将固态氟源的置于小坩埚中，再将小坩埚置于石英管内部，所用固态氟源呈粉末状，所述固态氟源与钴盐的质量比为1~3:1~2。
10、作为优选的实施方案，所述氟源为cf4、sf6、nh4f中的任一种。
11、本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备的氟掺杂的co3o4析氧电催化剂，包括生长在基底材料表面的co3o4纳米阵列和掺杂在co3o4纳米阵列上的异质元素氟。
12、本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备的氟掺杂的co3o4析氧电催化剂在电解水吸氧中的应用，在10ma/cm2所需的过电位为270mv。
13、相较于现有技术本专利技术至少包括以下有益效果：
14、其一、本专利技术通过等离子体技术实现氟掺杂，可控性强，相较于煅烧法易于调控氟掺杂的含量，从而易于调控co3o4的催化效果。
15、其二、本专利技术通过等离子体技术实现氟掺杂，工艺简单，操作方便，并且有助于保证co3o4的纳米阵列的结构。
16、其三、本专利技术利用氟掺杂提升四氧化三钴的催化活性，原材料的成本低廉，可以满足商业化应用的低成本需求。并且水热法和等离子体处理的制备方法简单，可以实现大规模制备，从而满足工业化应用需求。
17、本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
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1.一种氟掺杂的Co3O4析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，包括：将具有Co3O4纳米阵列的催化剂前驱体置于等离子体设备中，加入氟源，进行等离子体处理，处理功率为300~500W，处理时间为0.5~5min，获得氟掺杂的Co3O4析氧电催化剂。
2.根据权利要求1所述的氟掺杂的Co3O4析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，所述具有Co3O4纳米阵列的催化剂前驱体的制备包括：
3.根据权利要求2所述的氟掺杂的Co3O4析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，所述基底材料为泡沫镍或碳布。
4.根据权利要求2所述的氟掺杂的Co3O4析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，所述钴盐、尿素、氟化铵的质量比为1~2:1~4:1-5。
5.根据权利要求2所述的氟掺杂的Co3O4析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为120~150℃，反应时间为6~15h。
6.根据权利要求2所述的氟掺杂的Co3O4析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，所述煅烧温度为300~400℃，煅烧时间为2~4h，煅烧气氛为空气或者氩气。
7
8.根据权利要求7所述的氟掺杂的Co3O4析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，所述氟源为CF4、SF6、NH4F中的任一种。
9.一种氟掺杂的Co3O4析氧电催化剂，其特征在于，由权利要求1～8任一所述的制备方法获得，包括生长在基底材料上的Co3O4纳米阵列和掺杂在Co3O4纳米阵列上的异质元素氟。
10.根据权利要求9所述氟掺杂的Co3O4析氧电催化剂在电解水吸氧中的应用，该电催化剂在10mA/cm2所需的过电位为270mV。
...【技术特征摘要】
1.一种氟掺杂的co3o4析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，包括：将具有co3o4纳米阵列的催化剂前驱体置于等离子体设备中，加入氟源，进行等离子体处理，处理功率为300~500w，处理时间为0.5~5min，获得氟掺杂的co3o4析氧电催化剂。
2.根据权利要求1所述的氟掺杂的co3o4析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，所述具有co3o4纳米阵列的催化剂前驱体的制备包括：
3.根据权利要求2所述的氟掺杂的co3o4析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，所述基底材料为泡沫镍或碳布。
4.根据权利要求2所述的氟掺杂的co3o4析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，所述钴盐、尿素、氟化铵的质量比为1~2:1~4:1-5。
5.根据权利要求2所述的氟掺杂的co3o4析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为120~150℃，反应时间为6~15h。
6.根据权利要求2所述的氟掺杂的co3o4析...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晨，张永起，夏新辉，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
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