【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
专利技术主题根据本专利技术的第一个主题涉及一种催化材料，其包含活性相和导电载体，所述活性相包含至少一种至少部分为硫化物形式的第vib族金属、至少一种至少部分为硫化物形式的第ivb族金属，其中所述第vib族金属选自钼和/或钨，所述第ivb族金属选自钛、锆和/或铪。根据一个或多个实施方案，当第vib族金属是钼时，钼含量为相对于催化材料的重量计4重量％至60重量％的钼元素。根据一个或多个实施方案，当第vib族金属是钨时，钨含量为相对于催化材料的重量计7重量％至70重量％的钨元素。根据一个或多个实施方案，第ivb族金属的含量有利地为相对于催化材料的总重量计0.1重量％至25重量％的第ivb族元素。根据一个或多个实施方案，活性相选自以下元素组合：钛-钼、锆-钼、铪-钼、钛-锆-钼、钛-铪-钼、锆-铪-钼、钛-钨、锆-钨、铪-钨、钛-锆-钨、钛-铪-钨、锆-铪-钨、钛-钼-钨、锆-钼-钨和铪-钼-钨。根据一个或多个实施方案，所述催化材料进一步包含选自硼、磷和硅的至少一种掺杂材料。根据一个或多个实施方案，导电载体选自：-炭黑、石墨、碳纳米管和石墨烯；-镍、金、铜、银、钛和硅；-氟掺杂的二氧化锡和铟锡氧化物。根据一个或多个实施方案，该催化材料的载体具有大于75m2/g的比表面积。根据本专利技术的另一个主题涉及一种制备根据本专利技术的催化材料的方法，所述方法包括至少以下步骤：a)使所述载体与含有至少一种第vib族金属的至少一种前体的至少一种溶液接触的步骤；b)使所述载体与含有至少一种第ivb族金属的至少一种前体的至少一种溶液接触的步骤；步骤a)和b)以任何顺序或同时进行
技术介绍
0、现有技术
1、分子氢如今是能量转型中的重要能量载体。对于当前工业应用(炼油厂、氨水生产、氢化或还原工艺)，必须在低温室气体排放下生产分子氢。例如，其可用于移动应用(汽车、重型运输、铁路、航空)，以替代燃烧炉中的甲烷(h2的燃烧实际上仅产生水)或储存间歇性太阳能或风能。生产脱碳氢气的技术之一是水的电解。在水电解池中，在阴极处发生析氢反应(her)并在阳极处发生析氧反应(oer)。总反应是：
2、h2o→h2+1/2 o2
3、电化学质子还原反应的电位为0v/nhe，nhe是标准氢电极，一种参比电极。该电位代表还原所需的热力学能量。但是，在这种最小热力学能量上必须增加与通过电子和质子之间的界面处(并且在此处可以形成气体)的材料激活该反应有关的过电位。目前，最广泛用于这种电催化剂工作的材料，并且在质子交换膜(pem)电解槽的情况下，是铂。尽管电催化性质优异，但是铂昂贵且稀缺。为了用更丰富且更便宜但具有相同或甚至更好的催化性质的材料替代铂，当前正在进行大量的研究工作。
4、基于来自周期表第vib列的金属的催化剂(其包括mos2)是有兴趣用于电还原反应，特别是用于生产h2的催化剂。专利申请us2022/0018033和us2022/010439公开了用至少一种基于第vib族金属的活性相前体和任选至少一种第viii族金属的活性相前体制备催化剂的各种方法。
5、基于mos2的材料具有层状结构，以在her中表现出电催化性质。活性相可以以本体形式使用(当来自阴极的电子传导足够时)，或以负载状态使用，然后充当不同性质的载体。在后一种情况下，载体必须具有特定性质：
6、-高比表面积以促进活性相的分散；
7、-极好的电子电导率；
8、-在水电解条件下的化学和电化学稳定性。
9、碳是最常用于pem电解槽的载体。
10、但是，对于感兴趣的反应，单独的mos2仍然不如铂有效。例如，y.zhao等人,sc.reports,5,8722报道了对于铂50mv的过电位和对于在石墨烯片上的纳米片形式的mos2，220mv的过电位。可以开发了几种策略来降低基于mos2的催化剂的过电位。例如，公认的是，表现出高催化潜力(potential)的催化剂的特征在于相关活性相完美分散在载体表面并表现出高活性相含量。但是，一旦催化剂完美分散，其电催化性质受到其固有性质的限制。
11、为了改进其固有性质，可以通过多种掺杂剂来提升mos2。文献cn111847513公开了掺杂剂，如钒、铬、锰、铼、铱、铂或金或准金属，如氟、氧、硒、碲、氮、磷、碳或硼。类似地，文献cn110479311包括mos2/石墨烯复合材料，其中mos2用以下元素的至少一种掺杂：钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钌、铑、钯、银、镉、铂或金。其它现有技术文献更特定于添加仅一个或两个杂原子以掺杂硫化钼或与其形成复合材料：
12、-钴：cn107881529公开了一种包含二硫化钴相的催化剂，cn110026210公开了一种c-n/co4s3/mos2催化剂，cn109046409涉及一种在碳纳米管上具有磷化钴-硫化钼纳米片的催化剂，cn113668008描述了一种在碳纳米管上的co-mos2催化剂，cn113061928公开了一种基于硫化钼纳米片和硫化钴纳米粒子的催化剂，cn本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种催化材料，其包含活性相和导电载体，所述活性相包含至少一种至少部分为硫化物形式的第VIB族金属、至少一种至少部分为硫化物形式的第IVB族金属，其中所述第VIB族金属选自钼和/或钨，所述第IVB族金属选自钛、锆和/或铪。
2.根据权利要求1所述的催化材料，其特征在于，当第VIB族金属是钼时，钼含量为相对于催化材料的重量计4重量％至60重量％的钼元素。
3.根据权利要求1所述的催化材料，其特征在于，当第VIB族金属是钨时，钨含量为相对于催化材料的重量计7重量％至70重量％的钨元素。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的催化材料，其特征在于，第IVB族金属的含量为相对于催化材料的总重量计0.1重量％至25重量％的第IVB族元素。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的催化材料，其特征在于，所述活性相选自以下元素组合：钛-钼、锆-钼、铪-钼、钛-锆-钼、钛-铪-钼、锆-铪-钼、钛-钨、锆-钨、铪-钨、钛-锆-钨、钛-铪-钨、锆-铪-钨、钛-钼-钨、锆-钼-钨和铪-钼-钨。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的催化材料，其进一
7.根据权利要求1至6中任一项所述的催化材料，其中所述导电载体选自：
8.根据权利要求1至7中任一项所述的催化材料，其特征在于，所述催化材料的载体具有大于75m2/g的比表面积。
9.一种制备根据权利要求1至8中任一项所述的催化材料的方法，所述方法包括至少以下步骤：
10.根据权利要求9所述的方法，其中至少一种第VIB族金属的所述前体选自：
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中至少一种第IVB族金属的所述前体选自锆、铪和钛的醇盐、氢氧化锆、氢氧化铪、草酸铪、硝酸铪和硫酸铪。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中在步骤a)和/或b)之后并且在步骤c)之前在10℃至50℃之间的温度下进行熟化步骤小于48小时的时间段。
13.一种制备电极的方法，其包括至少以下步骤：
14.一种电解装置，其包括阳极、阴极和电解质，所述装置的特征在于，所述阳极或所述阴极中的至少一个是根据如权利要求13所述的制备方法获得的电极。
15.根据权利要求14所述的电解装置在电化学反应中的用途，其中所述装置用作：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种催化材料，其包含活性相和导电载体，所述活性相包含至少一种至少部分为硫化物形式的第vib族金属、至少一种至少部分为硫化物形式的第ivb族金属，其中所述第vib族金属选自钼和/或钨，所述第ivb族金属选自钛、锆和/或铪。
2.根据权利要求1所述的催化材料，其特征在于，当第vib族金属是钼时，钼含量为相对于催化材料的重量计4重量％至60重量％的钼元素。
3.根据权利要求1所述的催化材料，其特征在于，当第vib族金属是钨时，钨含量为相对于催化材料的重量计7重量％至70重量％的钨元素。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的催化材料，其特征在于，第ivb族金属的含量为相对于催化材料的总重量计0.1重量％至25重量％的第ivb族元素。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的催化材料，其特征在于，所述活性相选自以下元素组合：钛-钼、锆-钼、铪-钼、钛-锆-钼、钛-铪-钼、锆-铪-钼、钛-钨、锆-钨、铪-钨、钛-锆-钨、钛-铪-钨、锆-铪-钨、钛-钼-钨、锆-钼-钨和铪-钼-钨。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的催化材料，其进一步包含选自硼、磷和硅的掺杂剂材...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·邦迪埃勒，M·M·奥巴迪亚，Q·卡丘托洛，S·斯坦曼，N·阿比迪，L·杜鲍，E·西伯特，
申请(专利权)人：IFP新能源公司，
类型：发明
国别省市：
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