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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解水制氢,尤其涉及一种电解水产氢催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、氢能作为一种低碳且高效的清洁能源,在全球能源转型及应对气候变化方面扮演着关键角色。特别是以可再生能源驱动的电解水制氢,即绿氢,其生产过程不排放温室气体,因此被普遍认为是实现碳中和目标的关键途径之一。由于电解水制氢的效率和成本在很大程度上取决于所使用的催化剂。因此,高效的催化剂能够显著降低电解过程中的过电位,从而提升能量转换效率,实现高效的电解水制氢。
2、金属钯因其低成本、类似铂的催化活性、良好的稳定性以及资源的相对丰富性,成为替代铂的理想选择,特别是在电解水制氢领域。然而,由于钯与氢之间的键合力较强,导致氢解吸困难,使其在电解水过程中面临稳定性问题。利用金属钯作为前驱体制备的金属合金氢化物能够有效改善催化剂的吸附自由能,进而优化中间产物的吸附能,并最终提升电解水制氢的性能。然而,合成含金属钯的合金氢化物面临着操作工艺复杂、原料成本高昂以及某些原料可能会对环境造成不利影响等挑战。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种电解水产氢催化剂及其制备方法和应用,所述制备方法操作简单,成本低,环境友好,且制备得到的电解水产氢催化剂具有较高的电催化性能。
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、本专利技术提供了一种电解水产氢催化剂的制备方法,包括以下步骤:
4、将钯的乙醇水分散液、金属前驱体分散液和1-萘酚的乙醇溶液混合,进行
5、所述电解水产氢催化剂为金属钯的合金氢化物。
6、优选的,所述钯的乙醇水分散液中的钯为纳米钯;
7、所述纳米钯的微观形貌包括纳米颗粒、纳米线、纳米管、纳米枝晶、纳米花、纳米棒和纳米星中的一种或几种;
8、所述钯的乙醇水分散液的浓度为50~200mg/l。
9、优选的,所述金属前驱体分散液中的金属前驱体包括三氯化钌、二水氯化铜、六水氯化铁、氯化镍、氯化锌和六水氯化钴中的一种或几种;
10、所述金属前驱体分散液的浓度为0.01~0.1mol/l。
11、优选的,所述1-萘酚的乙醇溶液的浓度为0.1~1mol/l。
12、优选的,所述钯的乙醇水分散液中的钯和金属前驱体分散液的用量比为(1~10)mg:(0.01~1)ml。
13、优选的,所述金属前驱体分散液和1-萘酚的乙醇溶液的体积比为(0.01~1):(0.3~0.7)。
14、优选的,所述溶剂热反应的温度为100~240℃,时间为1~36h。
15、优选的,所述溶剂热反应完成后,还包括依次进行的离心洗涤和干燥。
16、本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的电解水产氢催化剂,所述电解水产氢催化剂为金属合金氢化物;
17、所述金属合金氢化物包括钯晶体以及嵌入到钯晶体结构中的掺杂金属原子和氢原子。
18、本专利技术还提供了上述技术方案所述的电解水产氢催化剂在电解水制氢领域中的应用。
19、本专利技术提供了一种电解水产氢催化剂的制备方法,包括以下步骤:将钯的乙醇水分散液、金属前驱体分散液和1-萘酚的乙醇溶液混合,进行溶剂热反应,得到所述电解水产氢催化剂;所述电解水产氢催化剂为金属钯的合金氢化物。本专利技术以钯为基底,通过一步溶剂热反应掺杂金属元素制备了金属合金氢化物催化剂,保证了金属原子和氢原子的有效引入,增加了钯表面活性位点,扩大了电子转移通道,提高了电化学活性;同时,所述制备方法通过一步溶剂热反应制备电解水产氢催化剂操作简便、环保无毒、原料成本低廉。
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1.一种电解水产氢催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述钯的乙醇水分散液中的钯为纳米钯;
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述金属前驱体分散液中的金属前驱体包括三氯化钌、二水氯化铜、六水氯化铁、氯化镍、氯化锌和六水氯化钴中的一种或几种;
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述1-萘酚的乙醇溶液的浓度为0.1~1mol/L。
5.如权利要求1~4任一项所述的制备方法,其特征在于,所述钯的乙醇水分散液中的钯和金属前驱体分散液的用量比为(1~10)mg:(0.01~1)mL。
6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述金属前驱体分散液和1-萘酚的乙醇溶液的体积比为(0.01~1):(0.3~0.7)。
7.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述溶剂热反应的温度为100~240℃,时间为1~36h。
8.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述溶剂热反应完成后,还包括依次进行的离心洗涤和干燥。
9.权
10.权利要求9所述的电解水产氢催化剂在电解水制氢领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种电解水产氢催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述钯的乙醇水分散液中的钯为纳米钯;
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述金属前驱体分散液中的金属前驱体包括三氯化钌、二水氯化铜、六水氯化铁、氯化镍、氯化锌和六水氯化钴中的一种或几种;
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述1-萘酚的乙醇溶液的浓度为0.1~1mol/l。
5.如权利要求1~4任一项所述的制备方法,其特征在于,所述钯的乙醇水分散液中的钯和金属前驱体分散液的用量比为(1~10)mg:(0.01~...
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