【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机材料，尤其涉及一种烧绿石氧化物的表面改性方法及其应用。
技术介绍
1、全球经济和工业的持续发展，使得能源需求激增，但化石燃料的过度使用造成了环境污染和气候变暖问题。为了降低碳排放，亟需大力发展绿色低碳、可持续的清洁能源。氢气作为清洁能源，燃烧产生的唯一副产品是水蒸气，不会产生污染物和温室气体，受到广泛关注。相对于天然气重整制氢，以可再生能源生产的电力驱动电解水制氢，是一种环境友好、工艺简单、产氢纯度高的制氢方法，能很大程度上解决能源短缺和环境污染的问题。
2、电解水制氢的核心反应是发生在阳极的析氧反应和阴极的析氢反应。相比于阴极析氢反应，阳极析氧反应涉及复杂的四电子过程，具有更迟滞的反应动力学，制约了电解水制氢技术的能量转换效率。为了提高电解水反应速率，增强电解水制氢效率，发展高效的析氧反应催化剂是关键。目前，氧化铱(iro2)是商业电解槽电堆使用的阳极析氧催化剂，具有优异析氧催化活性和稳定性。然而，其稀缺性和高成本制约了电解水制氢技术的大规模发展。因此，探索低成本、高活性、耐用的析氧电催化剂是电解水制氢技术实现大规模应用的关键。ru相较于ir而言成本显著降低，价格仅为pt的十分之一，并且ruo2具有非常高的电化学析氧催化活性，但其稳定性不佳，导致目前主流的商业oer催化剂大多采用iro2。为加快电解水制氢技术的产业化发展，降低阳极贵金属的含量显得尤为重要。
3、烧绿石氧化物的结构式为a2b2o7，其特点是具有高度有序的阳离子排列，a位和b位阳离子位于不同的晶格位置，通常a位较大，b位较
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的至少一个问题，本专利技术的目的之一在于提供一种烧绿石氧化物的表面改性方法，该方法能对烧绿石氧化物是表面进行改性处理，从而提高其电化学活性，且该方法简单温和、安全高效。
2、本专利技术的目的之二在于提供一种上述表面改性方法制得的表面改性的烧绿石氧化物。
3、本专利技术的目的之三在于提供一种包括上述表面改性的烧绿石氧化物的催化剂。
4、本专利技术的目的之四在于提供一种上述催化剂在电解水制氢中的应用。
5、为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
6、本专利技术的第一方面提供了一种烧绿石氧化物的表面改性方法，包括以下步骤：采用抗坏血酸对烧绿石氧化物进行表面改性处理，得到表面改性的烧绿石氧化物。
7、本专利技术的专利技术构思为：本专利技术研究发现，由于烧绿石氧化物需要在高温制备条件下才能形成特定的烧绿石晶相结构，而烧绿石氧化物在高温成相过程中，a3+容易在晶格表面发生偏析，使表面出现a2o3钝化层，这可能是由于a3+离子的半径显著大于b4+，导致高温成相过程中出现晶格失配，使a3+在晶格表面发生偏析，而这种表面偏析的a2o3基本不具有催化活性、导电性差，而且还会将活性位点b覆盖。本专利技术基于以上发现，利用抗坏血酸的双功能特性(酸性和还原性)，对烧绿石氧化物进行表面改性处理，能够将a2o3钝化层刻蚀，使具有高催化活性的位点暴露，从而提高烧绿石氧化物的电化学活性。
8、优选地，所述抗坏血酸以溶液的形式进行表面改性处理，抗坏血酸溶液的浓度为0.1～5mol/l；进一步优选为0.2～4mol/l；更进一步优选为0.3～3mol/l。
9、优选地，所述表面改性处理的次数为1～5次；进一步优选为1～4次；更进一步优选为1～3次。
10、优选地，所述表面改性处理的时间为0.1～5h；进一步优选为0.3～4.5h；更进一步优选为0.5～4h。
11、优选地，所述表面改性处理的温度为80～120℃；进一步优选为85～115℃；更进一步优选为90～110℃。
12、优选地，所述烧绿石氧化物的结构式为a2b2o7，a为ca、na、u、tr、y、th、pb、sr或bi中的至少一种元素，b为ti、zr、nb、ta、w、mo或ru中的至少一种元素。
13、优选地，a为ca、na、y、pb、sr或bi中的至少一种元素；进一步优选地，a为pb、sr或bi中的至少一种元素；更进一步优选地，a为bi。
14、优选地，b为ti、zr、w、mo或ru中的至少一种元素；进一步优选地，b为w、mo或ru中的至少一种元素；更进一步优选地，b为ru。
15、在本专利技术的一些具体实施方式中，所述烧绿石氧化物的结构式为bi2ru2o7。
16、在本专利技术的一些具体实施方式中，所述烧绿石氧化物的晶体表面含有a2o3钝化层，所述a2o3钝化层由烧绿石氧化物中的a3+离子偏析形成。
17、在本专利技术的一些具体实施方式中，所述烧绿石氧化物通过高温成相反应制得。
18、本专利技术通过研究发现，烧绿石氧化物通常需要较高的成相温度，如采用溶胶-凝胶法合成烧绿石氧化物，通常需要采用900℃或以上的烧结温度，在高温成相过程中很容易发生a3+阳离子的表面偏析，在晶体表面形成a2o3钝化层，从而降低催化活性和导电性，本专利技术通过对高温成相反应制得的烧绿石氧化物进行表面改性处理，从而改善了其电催化活性。
19、优选地，所述高温成相反应的温度为500～1500℃；进一步优选为700～1400℃；更进一步优选为800～1200℃。
20、在本专利技术的一些具体实施方式中，所述烧绿石氧化物的制备原料包括含a元素化合物和含b元素化合物。
21、在本专利技术的一些更具体实施方式中，所述含a元素化合物包括含a元素的盐、氧化物或其组合。
22、在本专利技术的一些更具体实施方式中，所述含b元素化合物包括含b元素的盐、氧化物或其组合。
23、在本专利技术的一些更具体实施方式中，含a元素化合物和含b元素化合物的摩尔比为(1～1.5)：1。
24、在本专利技术的一些具体实施方式中，所述烧绿石氧化物的制备原料还包括络合剂，所述络合剂包括但不限于柠檬酸。
25、在本专利技术的一些更具体实施方式中，所述高温成相反应包括固相合成法、溶胶-凝胶法或水热合成法中的至少一种；在本专利技术的一些具体实施例中，所述高温成相反应选自溶胶-凝胶法。
26、本专利技术的第二方面提供了一种本专利技术的第一方面所述的表面改性的烧绿石氧化物，由包括本专利技术的第一方面所述的表面改性方法制得。
27、本专利技术的第三方面提供了一种催化剂，包括本专利技术的第一方面所述的表面改性的烧绿石氧化物。
28、本专利技术的第四方面提供了一种本专利技术的第三方面所述的催化剂在电解水制氢中的应用。
29、本专利技术的有益效果是：本专利技术利用抗坏血酸的双功能特性，即酸性和还原性，对烧绿石氧化物表面改性处理，将其表面含有的钝化层本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种烧绿石氧化物的表面改性方法，其特征在于，包括以下步骤：采用抗坏血酸对烧绿石氧化物进行表面改性处理，得到表面改性的烧绿石氧化物。
2.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，所述抗坏血酸以溶液的形式进行表面改性处理，抗坏血酸溶液的浓度为0.1～5mol/L。
3.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，所述表面改性处理的次数为1～5次。
4.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，所述表面改性处理的时间为0.1～5h。
5.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，所述表面改性处理的温度为80～120℃。
6.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，所述烧绿石氧化物的结构式为A2B2O7，A为Ca、Na、U、TR、Y、Th、Pb、Sr或Bi中的至少一种元素，B为Ti、Zr、Nb、Ta、W、Mo或Ru中的至少一种元素。
7.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，所述烧绿石氧化物通过高温成相反应制得，所述高温成相反应的温度为500～1500℃。
8.一种表面改
9.一种催化剂，其特征在于，包括权利要求8所述的表面改性的烧绿石氧化物。
10.一种如权利要求9所述的催化剂在电解水制氢中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种烧绿石氧化物的表面改性方法，其特征在于，包括以下步骤：采用抗坏血酸对烧绿石氧化物进行表面改性处理，得到表面改性的烧绿石氧化物。
2.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，所述抗坏血酸以溶液的形式进行表面改性处理，抗坏血酸溶液的浓度为0.1～5mol/l。
3.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，所述表面改性处理的次数为1～5次。
4.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，所述表面改性处理的时间为0.1～5h。
5.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，所述表面改性处理的温度为80～120℃。
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯其，孙璐，赵景，王先锋，朱鹏辉，缪晓枫，李旭光，王付鑫，王光霞，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：
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