【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碳材领域，涉及一种具有高效析氧催化碳材材料，特别涉及一种电解水析氧催化碳材材料及其应用。
技术介绍
1、环境变化和石油能源的消耗给人类带来了严重的问题，随着传统化石燃料的广泛使用，环境污染及全球变暖等问题日益严重。因此随着全球能源需求量的逐步增加，研究和开发利用高效的可持续发展的清洁能源迫在眉睫。氢能由于具有如下特性成为了人们关注的焦点：良好的导热性，较少的污染，丰富的来源，并且可以转化为潮汐能、太阳能或其他二次能源。因此生产氢气的装置--电解水制氢技术的发展备受人们青睐。
2、电解水是在电解槽中通过施加一定的电压将水分解，在阴极析出的是氢气，其反应称为析氢反应（her）；阳极析出氧气，其反应称为析氧反应（oer）。在碱性电解液中其反应示意图如下图所示：当电解槽通入直流电后，开始发生电解反应，其中氢离子（h+）和氢氧根离子（oh-）分别向阴极和阳极移动，自由电子由正极向负极移动，最终在阴极产生氢气（h2）在阳极产生氧气（o2）。
3、电解水制氢是生产高纯度的氢气的有效途径，然而其产生的氢气仅仅约占世界氢气总产量的 4%。制约着氢气产量的主要因素是阳极析氧催化剂，由于其析氧过电位较高，循环稳定性差且反应所涉及的复杂的电子转移和中间产物的吸附脱附过程使氢能技术的发展处于瓶颈。因此研究新型析氧催化剂，降低析氧过电位，有利于提高碱性电解水制氢的效率。并且对长远的解决能源短缺问题具有重要意义。
4、在碱性电解液电解水的条件下，析氧电极材料其结构必须具有稳定性，耐腐蚀性，良好的电催化析氧活性
5、碳材由于具有较高的比表面，孔容，廉价易得等优点是最广泛应用的一种碳材料。研究学者对其研究兴趣非常高涨，从各个方面对其进行改进、探究，如炭源的选择，炭化与活化方法的改进，使活性炭的比表面积有了大幅的提升，碳材由于具有较高的比表面，孔容，廉价易得等优点是最广泛应用的一种析氧材料。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种高效碳材及其制备方法，通过连续后处理，尤其高温和低温切换处理，能够显著提高氮磷掺杂氧化铈的催化活性，显著降低氧化铈的析氧过电位，具有极高的析氧反应活性，此外，所述碳材在koh 溶液中具有良好的循环稳定性。
2、一种高效碳材处理方法，包括如下步骤：
3、（1）碳基材表面预处理；
4、（2）配制前驱液：所述前驱液包括有硝酸铈、硫酸铵、磷酸二氢铵、海藻酸钠和去离子水，常温搅拌均匀，获得前驱液；
5、（3）负载活性组分：将步骤（1）处理的碳基材置于步骤（2）新制的前驱液中，于搅拌条件下使用氨水调节ph值，然后持续浸泡；
6、（4）干燥处理：取出碳基材，置于冰箱中冷冻处理，然后进行干燥处理；
7、（5）一次后处理：将经过冷冻干燥的碳基材置于氮气氛的管式煅烧炉中，进行一次程序升温处理和一次低温处理；
8、（6）二次后处理：将经过一次后处理的碳基材置于氢氮混合气氛的管式煅烧炉中，进行二次程序升温处理和二次低温处理；
9、（7）打包密封处理。
10、进一步的，碳基材表面预处理中所述碳基材选自碳布，将碳布依次在丙酮和乙醇中超声处理30min，干燥后再将碳布浸入体积比为1:1的浓硫酸和浓硝酸的混合酸溶液中处理，然后用超纯水反复冲洗碳布直至冲洗液呈中性，冷风干燥后得到表面预处理的碳布。
11、进一步的，前驱液包括有60-70g/l硝酸铈、10-15g/l硫酸铵、2-3g/l磷酸二氢铵、4-5g/l海藻酸钠和去离子水。
12、进一步的，搅拌条件下使用氨水调节ph为9-10，然后持续浸泡24-36小时。
13、进一步的，取出碳基材，置于冰箱中冷冻处理3-4h，然后进行冷冻干燥处理。
14、进一步的，一次程序升温为5-7℃/min升温至450-500℃，保持1-2小时，耐高温夹子取出后进行直接放入-10~-20℃冷氮气中保持10-20min。
15、进一步的，二次程序升温为5-7℃/min升温至600-650℃，保持1-2小时，耐高温夹子取出后进行直接放入-5~-10℃冷氮气中保持10-20min。
16、进一步的，氢氮混合气为5vol.%h2/n2混合气。
17、进一步的，一种高效碳材作为析氧电极材料，用于电解水方面的应用。
18、本专利技术可能具有高产氧催化活性的原因：（1）本专利技术使用硝酸铈作为活性金属源，硫酸铵和磷酸二氢铵以及氨水提供氮源，磷酸二氢铵提供磷源，海藻酸钠提供额外碳源和改善溶液粘度，进而提高负载量，最终获得多非金属掺杂的氧化铈具有较高的本征活性；（2）通过高比表面的碳布和控制氨水加入时间，显著提高活性组分浸渍负载量；（3）通过先氮气惰性焙烧后氢气还原焙烧，有效提高ceo2的活性；（4）本专利技术首次使用两次极端高低温处理氧化铈活性组分，能够有效暴露活性位点，进而显著降低氧化铈的析氧过电位，显示出极高的析氧反应活性，此外，所述碳材在koh 溶液中具有良好的循环稳定性，具体参见附图1-6。
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1.一种高效碳材处理方法，其特征在于包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种高效碳材处理方法，其特征在于碳基材表面预处理中所述碳基材选自碳布，将碳布依次在丙酮和乙醇中超声处理30min，干燥后再将碳布浸入体积比为1:1的浓硫酸和浓硝酸的混合酸溶液中处理，然后用超纯水反复冲洗碳布直至冲洗液呈中性，冷风干燥后得到表面预处理的碳布。
3.如权利要求1所述的一种高效碳材处理方法，其特征在于前驱液包括有60-70g/L硝酸铈、10-15g/L硫酸铵、2-3g/L磷酸二氢铵、4-5g/L海藻酸钠和去离子水。
4.如权利要求1所述的一种高效碳材处理方法，其特征在于搅拌条件下使用氨水调节pH为9-10，然后持续浸泡24-36小时。
5.如权利要求1所述的一种高效碳材处理方法，其特征在于取出碳基材，置于冰箱中冷冻处理3-4h，然后进行冷冻干燥处理。
6.如权利要求1所述的一种高效碳材处理方法，其特征在于一次程序升温为5-7℃/min升温至450-500℃，保持1-2小时，耐高温夹子取出后进行直接放入-10~-20℃冷氮气中保持10-20
7.如权利要求1所述的一种高效碳材处理方法，其特征在于二次程序升温为5-7℃/min升温至600-650℃，保持1-2小时，耐高温夹子取出后进行直接放入-5~-10℃冷氮气中保持10-20min。
8.如权利要求1所述的一种高效碳材处理方法，其特征在于氢氮混合气为5vol.%H2/N2混合气。
9.一种高效碳材，其特征在于所述碳材通过权利要求1-8任一项碳材处理方法制备获得。
10.如权利要求9所述碳材的应用，其特征在于作为析氧电极材料，用于电解水方面的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高效碳材处理方法，其特征在于包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种高效碳材处理方法，其特征在于碳基材表面预处理中所述碳基材选自碳布，将碳布依次在丙酮和乙醇中超声处理30min，干燥后再将碳布浸入体积比为1:1的浓硫酸和浓硝酸的混合酸溶液中处理，然后用超纯水反复冲洗碳布直至冲洗液呈中性，冷风干燥后得到表面预处理的碳布。
3.如权利要求1所述的一种高效碳材处理方法，其特征在于前驱液包括有60-70g/l硝酸铈、10-15g/l硫酸铵、2-3g/l磷酸二氢铵、4-5g/l海藻酸钠和去离子水。
4.如权利要求1所述的一种高效碳材处理方法，其特征在于搅拌条件下使用氨水调节ph为9-10，然后持续浸泡24-36小时。
5.如权利要求1所述的一种高效碳材处理方法，其特征在于取出碳基材，置于冰箱中冷冻处理...
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