【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于钙钛矿氧化物的析氧催化剂及其制备方法，属于碱性海水电解催化剂。
技术介绍
1、氢能是当前环境可持续发展的关键，因为它具有极高的能量密度。“绿氢”是指利用可再生电力通过水电解产生的氢，它依赖于阳极析氧反应(oer)和阴极析氢反应(her)。这种工艺通常需要高纯度、干净的水，考虑到淡水供应的缺乏以及先前水净化工艺的巨大成本，这给电解水制氢带来了挑战。为此，富含盐的天然电解质海水可以作为一种极具吸引力的电解水替代品，并且利用海水制氢是“绿氢”的经济性推进，与联合国可持续发展目标和低成本清洁能源非常吻合。对海水电解制氢研究工作数量的快速增长也能证明海水电解制氢的可行性，因此目前研究工作试图推动该技术用于实际应用。然而，海水的腐蚀性导致oer反应动力学缓慢，电催化剂耐久性差，阻碍了海水电解的大规模应用。
2、阳极的oer反应涉及四个表面电子和质子的转移过程，并且伴随着许多中间体和离子。氢氧根离子(oh-)在催化剂活性位点上的吸附被广泛认为是生成氧气(o2)的第一步，所以oh-在催化剂上的表面吸附率对oer反应动力学有重要影响。此外，具有更快oer动力学的晶格氧参与机制(lom)可以绕过0.37v的理论过电位的限制，但这往往会以牺牲催化剂结构稳定性为代价。有报告表明，oh-的填充在激活晶格氧参与机制(lom)和稳定催化剂结构中起着重要作用。因此，在海水环境中，增强oh-的吸附对提高oer活性和改善oer动力学具有重要意义。
3、在碱性海水中，oer与氯氧化反应存在固定的480mv的电势差，因此可
4、钙钛矿氧化物，如sr2co1.6fe0.4o4.8s0.2(s-bm-scf)和ba0.5sr0.5co0.8fe0.2o3-δ(bscf)，由于其优异的本征活性、低成本和灵活的组成，作为oer催化剂受到了广泛的关注。然而，由于海水中氯离子浓度较大，大多数钙钛矿氧化物在海水电解中的耐久性较差。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：传统的析氧反应催化剂会受到海水的腐蚀导致oer反应动力学缓慢，电催化剂耐久性差，阻碍了碱性海水电解制氢技术的工业化发展。普通钙钛矿氧化物材料往往具备析氧活性，但在海水中稳定性差。
2、本专利技术的技术方案中，采用了一种浸渍策略制备碱性海水电解催化剂，实现了在基底钙钛矿氧化物表面沉积一层feooh，该feooh均匀地分布在基底钙钛矿表面，极大地改善了催化剂对oh-的吸附；同时，抑制了cl-对催化剂的腐蚀，提升了碱性海水电解制氢技术中催化剂的活性和耐久性。
3、一种基于钙钛矿氧化物的碱性海水电解催化剂，包括基底钙钛矿氧化物以及负载在钙钛矿氧化物表面上的feooh。
4、钙钛矿氧化物是caxsr2-xco2-xo5-δ，0<x<1。
5、在一个实施方式中，feooh的粒径为2μm-5μm。
6、在一个实施方式中，基底钙钛矿氧化物的粒径为2μm-10μm。
7、基于钙钛矿氧化物的碱性海水电解催化剂的制备方法，包括如下步骤：
8、步骤1，获得钙钛矿氧化物粉末；
9、步骤2，将钙钛矿氧化物、铁离子、水进行混合并搅拌，进行反应后，将固体物分离、干燥后，得到催化剂。
10、所述的步骤1中，钙钛矿氧化物是caxsr2-xco2-xo5-δ，制备方法包括：按照化学计量比，将金属源ca(no3)2·4h2o、sr(no3)2、和co(no3)2·6h2o依次溶解在去离子水中，再将该烧杯放置在搅拌加热台上加热并搅拌，然后称取一定量的一水合柠檬酸、乙二胺四乙酸以及氨水加入溶液中，进行反应，直至得到凝胶状胶体，将其放置于高温烘箱中干燥后取出，并再次将其放置于高温马弗炉中煅烧，得到钙钛矿氧化物csc粉末。
11、干燥温度为60-100℃，干燥时间8-24h。
12、煅烧过程参数是：温度900-1100℃；时间8-12h，升温速率2-10℃/分钟，气氛为非惰性气氛。
13、所述的步骤2中，铁离子的的摩尔量为1-5mmol。
14、所述的步骤2中，固体分离时，离心转速4000-8000转每分钟，时间5-10min。
15、所述的步骤2中，干燥温度为60-100℃，干燥时间8-24h。
16、上述的催化剂在碱性海水电解制氢或者析氧反应(oer)中的应用。
17、上述的基于钙钛矿氧化物的碱性海水电解催化剂中的抑制氯吸附和提高催化剂活性位点上的oh-吸附，在用于提高碱性海水电解oer活性和稳定性的应用。
18、有益效果
19、通过一种简单高效的浸渍策略在钙钛矿氧化物基底的表面引入了feooh，增强了催化剂对oh-的吸附和对cl-腐蚀的抗性，显著提高了催化剂在碱性海水电解的催化活性和稳定性。最佳样品csc-fe在10macm-2下对应的oer过电位仅分别为359mv。同时，所得到的催化剂csc-fe作为阳极和pt/c作为阴极，在碱性海水电解装置中，至少可以保持150h的稳定运行。
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1.一种基于钙钛矿氧化物的碱性海水电解催化剂，其特征在于，包括基底钙钛矿氧化物以及负载在钙钛矿氧化物表面上的FeOOH。
2.根据权利要求1所述的基于钙钛矿氧化物的碱性海水电解催化剂，其特征在于，钙钛矿氧化物是CaxSr2-xCo2-xO5-δ，0<x<1。
3.根据权利要求1所述的基于钙钛矿氧化物的碱性海水电解催化剂，其特征在于，FeOOH的粒径为2μm-5μm。
4.根据权利要求1所述的基于钙钛矿氧化物的碱性海水电解催化剂，其特征在于，基底钙钛矿氧化物的粒径为2μm-10μm。
5.权利要求1所述的基于钙钛矿氧化物的碱性海水电解催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，钙钛矿氧化物是CaxSr2-xCo2-xO5-δ，制备方法包括：按照化学计量比，将金属源Ca(NO3)2·4H2O、Sr(NO3)2、和Co(NO3)2·6H2O依次溶解在去离子水中，再将该烧杯放置在搅拌加热台上加热并搅拌，然后称取一定量的一水合柠檬酸、乙二胺四乙酸以及氨水加
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，干燥温度为60-100℃，干燥时间8-24h；煅烧过程参数是：温度900-1100℃；时间8-12h，升温速率2-10℃/分钟，气氛为非惰性气氛。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，铁离子的的摩尔量为1-5mmol，固体分离时，离心转速4000-8000转每分钟，时间5-10min，干燥温度为60-100℃，干燥时间8-24h。
9.权利要求1所述的催化剂在碱性海水电解制氢或者析氧反应(OER)中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种基于钙钛矿氧化物的碱性海水电解催化剂，其特征在于，包括基底钙钛矿氧化物以及负载在钙钛矿氧化物表面上的feooh。
2.根据权利要求1所述的基于钙钛矿氧化物的碱性海水电解催化剂，其特征在于，钙钛矿氧化物是caxsr2-xco2-xo5-δ，0<x<1。
3.根据权利要求1所述的基于钙钛矿氧化物的碱性海水电解催化剂，其特征在于，feooh的粒径为2μm-5μm。
4.根据权利要求1所述的基于钙钛矿氧化物的碱性海水电解催化剂，其特征在于，基底钙钛矿氧化物的粒径为2μm-10μm。
5.权利要求1所述的基于钙钛矿氧化物的碱性海水电解催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，钙钛矿氧化物是caxsr2-xco2-xo5-δ，制备方法包括：按照化学计量比，将金属源ca(no3)2·...
【专利技术属性】
技术研发人员：王习习，周嵬，徐磊，陈佳旎，苗洁，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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