【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业电解海水制氢领域，具体为一种基于局部酸性环境的电解海水催化剂的制备方法及其在不对称电解槽中的应用。
技术介绍
1、随着能源危机和环境污染的出现，对清洁和可持续能源的需求不断加剧。氢气(h2)作为一种绿色能源载体，因其高能量密度而引起了广泛的关注。目前，虽然贵金属pt催化剂具有较高的催化活性，但储量低、成本高、稳定性欠佳的问题严重影响了其工业化应用。同时碱性海水条件下的析氢反应(her)会受到cl-的侵蚀以及发生ca2+和mg2+的沉淀，这将导致催化剂中毒，因此，迫切需要开发高效、低成本、高活性和耐久性的电解海水催化剂。
2、近年来，钌基催化剂因其卓越的耐腐蚀性和相对较低的价格而受到广泛研究。由于小分子在固液界面的空间分布有利于提高催化反应的动力学，因此在her过程中构建催化剂周围的局部化学环境被认为是提高催化剂活性和稳定性的有效途径。然而，据我们所知，目前关于电解海水中her过程中局部酸性环境的构建的研究很少。因此，迫切需要探索一种通用的方法，以创造局部酸性环境，以提高电解海水中的her性能，同时抑制ca2+和mg2+的沉淀的发生。
技术实现思路
1、1、本专利技术的目的在于提供了一种基于局部酸性环境的电解海水催化剂的制备方法及其在不对称电解槽中的应用。通过熔融盐辅助法在集流体上生长fe2o3，并利用等离子交换法得到了富氧空位的钌基电催化剂(ru/fe2o3-x)。与传统的her电催化剂方法相比，本专利技术在保证高效催化性能的同时可以抑制ca2+和mg
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供的一种基于局部酸性环境的电解海水催化剂的制备方法，可以通过如下技术路线予以实现：
4、(1)集流体的前处理：将集流体(泡沫铁)裁剪成适当大小后分别浸入丙酮、去离子水、乙醇中超声处理后在真空烘箱中干燥。
5、(2)fe2o3前驱体的制备：将fe(no3)3·9h2o在烘箱中加热至100～200℃反应10～60min，随后放入泡沫铁反应1～20min，自然冷却。反应后的泡沫铁用去离子水与乙醇反复冲洗后在真空烘箱中干燥。
6、(3)ru/fe2o3-x的制备：将合成的fe2o3前驱体在处理后的三氯化钌溶液中浸泡30～400min，随后用去离子水与乙醇反复冲洗后在真空烘箱中干燥。
7、根据技术路线的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中泡沫铁剪裁成1cm*2cm大小，分别浸入丙酮、乙醇、去离子水中超声处理10～40min后干燥,用以去除泡沫铁表面的有机物以及氧化物。
8、根据技术路线的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中fe(no3)3·9h2o用量在1～10g之间，以合成形貌尺寸较为均匀的fe2o3前驱体。
9、根据技术路线的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中三氯化钌用量在1～10g之间。
10、本专利技术提供了一种基于局部酸性环境的电解海水催化剂的制备方法。通过熔融盐辅助法在泡沫铁集流体上生长fe2o3，并进一步利用离子交换法得到了富氧空位的钌基电催化剂。与传统制备的her电催化剂方法相比，本专利技术在保证高效催化的同时，还能保持长时间稳定性，在未来的实际应用中具有重要价值。
11、作为本专利技术的进一步特征：本专利技术主要通过诱导催化剂周围的氧空位产生局部酸性环境的同时抑制ca2+和mg2+的沉淀的发生，并集成到na+介导的不对称电解槽中。借助氧空位调节氢吸附能和电子结构，构建局部酸性环境。同时非对称电解槽可以阻止cl-从阴极到阳极，有效避免了竞争性析氯反应(clor)，降低了整体水分解电压，并通过保持ph小于9.5的流动海水缓解了阴极中her过程中的沉淀问题。因此，本研究为设计电解海水her过程中局部化学环境构建催化剂铺平了一条新途径。
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1.一种基于局部酸性环境的电解海水催化剂的制备方法及其在不对称电解槽中的应用，其特征在于：对集流体进行简单清洗处理，并进一步用熔融盐辅助的方法在集流体上生长Fe2O3，最后借助三氯化钌等离子交换法对其进行进一步改性处理，得到具有局部酸性环境的新型电催化剂(Ru/Fe2O3-x)。Ru/Fe2O3-x不仅具有优异的析氢性能，同时该催化剂中产生的局部酸性环境可以有效抑制Ca2+和Mg2+沉淀的产生。当作为Na+介导的不对称电解槽阴极时，也能保持长时间平稳运行。
2.按照权利要求1所述的集流体清洗处理方法，其特征在于，将集流体(泡沫镍)裁剪成适当大小，将集流体分别浸入丙酮、乙醇、去离子水中，超声处理。
3.按照权利要求1所述的熔融盐法，其特征在于，将Fe(NO3)3·9H2O在烘箱中加热至100～200℃反应10～60min，随后放入泡沫铁反应1～20min，待其自然冷却后，用去离子水与乙醇反复冲洗后在真空烘箱中干燥，得到Fe2O3前驱体。
4.按照权利要求1所述的三氯化钌等离子交换法，其特征在于，将合成的Fe2O3前驱体在处理后的三氯化钌溶液中浸泡
5.按照权利要求1所述的基于局部酸性环境的HER催化剂,其特征在于：在保证高效HER性能的同时，还可以作为Na+介导的不对称电解槽的阴极，在0.1Acm-2的电流密度下可以有效稳定运行140h以上。
...【技术特征摘要】
1.一种基于局部酸性环境的电解海水催化剂的制备方法及其在不对称电解槽中的应用，其特征在于：对集流体进行简单清洗处理，并进一步用熔融盐辅助的方法在集流体上生长fe2o3，最后借助三氯化钌等离子交换法对其进行进一步改性处理，得到具有局部酸性环境的新型电催化剂(ru/fe2o3-x)。ru/fe2o3-x不仅具有优异的析氢性能，同时该催化剂中产生的局部酸性环境可以有效抑制ca2+和mg2+沉淀的产生。当作为na+介导的不对称电解槽阴极时，也能保持长时间平稳运行。
2.按照权利要求1所述的集流体清洗处理方法，其特征在于，将集流体(泡沫镍)裁剪成适当大小，将集流体分别浸入丙酮、乙醇、去离子水中，超声处理。
3.按照权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴思琦，郭海玲，刘晓斌，迟京起，李坤，王磊，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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