CN107583648B - 一种非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107583648B
CN107583648B CN201710804922.1A CN201710804922A CN107583648B CN 107583648 B CN107583648 B CN 107583648B CN 201710804922 A CN201710804922 A CN 201710804922A CN 107583648 B CN107583648 B CN 107583648B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nanosphere
noble metal
electrocatalyst
preparation
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710804922.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107583648A (zh
Inventor
申益
周咏芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201710804922.1A priority Critical patent/CN107583648B/zh
Publication of CN107583648A publication Critical patent/CN107583648A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107583648B publication Critical patent/CN107583648B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明属于电催化技术领域，公开了一种非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂及其制备方法。所述制备方法为：将氢氧化钠和聚乙烯吡咯烷酮溶解于乙二醇中得到混合溶液，再加入六水硝酸钴、一水醋酸铜和九水硝酸铁混合溶解均匀，得到前驱体溶液，然后将所得前驱体溶液加热至120～180℃下反应3～6h，反应完成后冷却至室温，离心，固体产物经洗涤、干燥，得到产物。本发明采用多元醇辅助还原法制备非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂，该法制备工艺简单，原料易得，具有成本低、绿色环保等优点；可为电解水制氢过程阳极析氧反应中高性能催化剂的合成提供一定的指导。

Description

一种非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于电催化技术领域，具体涉及一种非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂及其制备方法。
背景技术
电催化氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)在可再生能源转化和储存技术方面发挥关键作用，包括燃料电池和金属空气电池等。然而，OER缓慢的动力学限制了这些应用，即使在比较高活性的含贵金属催化剂的促进下也是如此。OER是许多储能选择的重要过程，例如可再生金属空气电池，电力驱动的水分解和太阳能燃料生产过程等。这就要求有相当大的过电势来弥补缓慢的动力学缺陷。目前，Ru和Ir的纳米粒子被认为是最有效的OER电催化剂。然而，它们的高成本和低存储量成为了大规模应用生产的巨大障碍。
近年来，已经研究了各种非贵金属催化剂，例如过渡金属有机大环化合物，氮化物，氧化物，碳化物和杂原子掺杂的碳质材料等。然而，以sp2方式结合的碳材料在电化学条件下容易氧化，以及反应过程可能存在过氧化氢等。另外，这些催化剂的合成过程大多操作非常复杂并且耗时长，制造成本高。更重要的是，有些合成方法难以对有机-无机杂化前体的形状，结构和尺寸进行精确控制，导致热解产物的活性催化位点不足和不均匀地暴露等。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂的制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的非贵金属 CoxCuyFezOH纳米球电催化剂。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂的制备方法，包括如下制备步骤：
将氢氧化钠和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解于乙二醇中得到混合溶液，再加入六水硝酸钴、一水醋酸铜和九水硝酸铁混合溶解均匀，得到前驱体溶液，然后将所得前驱体溶液加热至120～180℃下反应3～6h，反应完成后冷却至室温，离心，固体产物经洗涤、干燥，得到所述非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂。
优选地，所述氢氧化钠与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入的质量比为1:2～1:4。
优选地，所述混合溶液中氢氧化钠的浓度为0.2～0.4mol/L。
优选地，所述前驱体溶液中六水硝酸钴的浓度为0.02～0.04mol/L，一水醋酸铜的浓度为0.01～0.03mol/L，九水硝酸铁的浓度为0.01～0.03mol/L。
优选地，所述的洗涤是指用去离子水洗涤3次，所述的干燥是指在60～80℃真空干燥12～18h。
一种非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂，通过上述方法制备得到。
本发明的原理为：采用多元醇辅助还原法，以六水硝酸钴、一水醋酸铜以及九水硝酸铁作为前体物，乙二醇作为溶剂和还原剂，氢氧化钠和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为催化剂合成的结构导向剂，通过多元醇的辅助还原反应，合成出具备特定结构，高催化活性的CoxCuyFezOH纳米球。
本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：
(1)本发明采用多元醇辅助还原法制备非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂，该法制备工艺简单，原料易得，具有成本低、绿色环保等优点；可为电解水制氢过程阳极析氧反应中高性能催化剂的合成提供一定的指导。
(2)本发明制备的非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂均呈均一球状且尺寸一致。
附图说明
图1和图2是本发明实施例3所得非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂在不同放大倍数下的透射电镜(TEM)图。
图3是本发明实施例3所得非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂的XRD 图。
图4是本发明实施例3所得非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂在0.5M KOH溶液中扫描速率10mV/s下的LSV曲线，其中RuO2是标准比较样品。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)称取30mmol氢氧化钠，2.4g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解在150ml 乙二醇溶液中得到混合溶液，再称取3mmol六水硝酸钴，1.5mmol一水醋酸铜， 1.5mmol九水合硝酸铁溶解在上述混合溶液中得到前驱体溶液，并搅拌至溶液澄清；
(2)将步骤(1)所得溶液转移至油浴锅中，在120℃下反应6小时，冷却至室温；
(3)将反应后得到的产物经过离心、去离子水洗涤3次后，60℃真空干燥 18h，即得非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂。
实施例2
(1)称取30mmol氢氧化钠，4.8g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解在150ml 乙二醇溶液中得到混合溶液，再称取6mmol六水硝酸钴，4.5mmol一水醋酸铜， 4.5mmol九水合硝酸铁溶解在上述混合溶液中得到前驱体溶液，并搅拌至溶液澄清；
(2)将步骤(1)所得溶液转移至油浴锅中，在180℃下反应3小时，冷却至室温；
(3)将反应后得到的产物经过离心、去离子水洗涤3次后，80℃真空干燥 12h，即得非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂。
实施例3
(1)称取30mmol氢氧化钠，2.4g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解在120ml 乙二醇溶液中得到混合溶液，再称取4mmol六水硝酸钴，2mmol一水醋酸铜， 2mmol九水合硝酸铁溶解在上述混合溶液中得到前驱体溶液，并搅拌至溶液澄清；
(2)将步骤(1)所得溶液转移至油浴锅中，在180℃下反应3小时，冷却至室温；
(3)将反应后得到的产物经过离心、去离子水洗涤3次后，80℃真空干燥 12h，即得非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂。
本实施例所得非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂在不同放大倍数下的透射电镜(TEM)图分别如图1和图2所示。由图1和图2可以看出，本发明制备的非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂均呈均一球状且尺寸一致。
本实施例所得非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂的XRD图如图3所示。其在0.5MKOH溶液中扫描速率10mV/s下的LSV曲线如图4所示，其中 RuO2是标准比较样品。
实施例4
(1)称取40mmol氢氧化钠，3.2g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解在140ml 乙二醇溶液中得到混合溶液，再称取4mmol六水硝酸钴，2mmol一水醋酸铜， 2mmol九水合硝酸铁溶解在上述混合溶液中得到前驱体溶液，并搅拌至溶液澄清；
(2)将步骤(1)所得溶液转移至油浴锅中，在150℃下反应5小时，冷却至室温；
(3)将反应后得到的产物经过离心、去离子水洗涤3次后，70℃真空干燥 15h，即得非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂。
实施例5
(1)称取30mmol氢氧化钠，3.6g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解在140ml 乙二醇溶液中得到混合溶液，再称取5mmol六水硝酸钴，3mmol一水醋酸铜， 3mmol九水合硝酸铁溶解在上述混合溶液中得到前驱体溶液，并搅拌至溶液澄清；
(2)将步骤(1)所得溶液转移至油浴锅中，在150℃下反应5小时，冷却至室温；
(3)将反应后得到的产物经过离心、去离子水洗涤3次后，60℃真空干燥 18h，即得非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂。
实施例6
(1)称取50mmol氢氧化钠，4g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解在160ml乙二醇溶液中得到混合溶液，再称取5mmol六水硝酸钴，3mmol一水醋酸铜，3mmol 九水合硝酸铁溶解在上述混合溶液中得到前驱体溶液，并搅拌至溶液澄清；
(2)将步骤(1)所得溶液转移至油浴锅中，在150℃下反应5小时，冷却至室温；
(3)将反应后得到的产物经过离心、去离子水洗涤3次后，70℃真空干燥 15h，即得非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂。
实施例7
(1)称取30mmol氢氧化钠，2.4g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解在140ml 乙二醇溶液中得到混合溶液，再称取5mmol六水硝酸钴，3mmol一水醋酸铜， 3mmol九水合硝酸铁溶解在上述混合溶液中得到前驱体溶液，并搅拌至溶液澄清；
(2)将步骤(1)所得溶液转移至油浴锅中，在180℃下反应5小时，冷却至室温；
(3)将反应后得到的产物经过离心、去离子水洗涤3次后，80℃真空干燥 12h，即得非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂，其特征在于：所述非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂均呈均一球状且尺寸一致，其通过如下方法制备得到：
将氢氧化钠和聚乙烯吡咯烷酮溶解于乙二醇中得到混合溶液，再加入六水硝酸钴、一水醋酸铜和九水硝酸铁混合溶解均匀，得到前驱体溶液，然后将所得前驱体溶液加热至120～180℃下反应3～6h，反应完成后冷却至室温，离心，固体产物经洗涤、干燥，得到所述非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂；
所述混合溶液中氢氧化钠的浓度为0.2～0.4mol/L。
2.根据权利要求1所述的一种非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂，其特征在于：所述氢氧化钠与聚乙烯吡咯烷酮加入的质量比为1:2～1:4。
3.根据权利要求1所述的一种非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂，其特征在于：所述前驱体溶液中六水硝酸钴的浓度为0.02～0.04mol/L，一水醋酸铜的浓度为0.01～0.03mol/L，九水硝酸铁的浓度为0.01～0.03mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂，其特征在于：所述的洗涤是指用去离子水洗涤3次，所述的干燥是指在60～80℃真空干燥12～18h。
CN201710804922.1A 2017-09-08 2017-09-08 一种非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂及其制备方法 Active CN107583648B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710804922.1A CN107583648B (zh) 2017-09-08 2017-09-08 一种非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710804922.1A CN107583648B (zh) 2017-09-08 2017-09-08 一种非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107583648A CN107583648A (zh) 2018-01-16
CN107583648B true CN107583648B (zh) 2020-12-22

Family

ID=61050389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710804922.1A Active CN107583648B (zh) 2017-09-08 2017-09-08 一种非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107583648B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108796535B (zh) * 2018-05-29 2020-10-23 武汉工程大学 一种具备三金属铜-钴-钼/泡沫镍多孔电极材料及其制备方法与应用

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005023708A2 (en) * 2003-02-22 2005-03-17 Fullerene Sciences, Inc. Laser pyrolysis method for producing carbon nano-spheres
CN101696027B (zh) * 2009-10-27 2011-11-30 中南民族大学 立方体氧化铜纳米粒子及其合成方法和用途
CN102962474B (zh) * 2012-12-13 2014-10-22 北京航空航天大学 一种乙二醇体系制备金镍核壳纳米结构的可控合成方法
CN104801294A (zh) * 2015-05-14 2015-07-29 北京石油化工学院 一种三氧化二铋纳米球的制备方法
CN105032422A (zh) * 2015-06-29 2015-11-11 中国科学院广州能源研究所 一种用于费托合成的Fe3O4纳米催化剂及其制备方法
CN105056961B (zh) * 2015-07-28 2017-09-05 南京航空航天大学 用于析氧反应的无定形非贵金属氢氧化物修饰的钙钛矿复合催化剂及其制备方法
CN106807380B (zh) * 2017-01-13 2019-10-01 安徽师范大学 一种铜基三元复合金属氧化物空心纳米材料、制备方法及应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN107583648A (zh) 2018-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111437846B (zh) 一种多孔CoO/CoP纳米管及其制备方法和应用
CN113529103B (zh) 一种制备高载量过渡金属单原子催化剂的方法
CN111883785B (zh) 一种Co-N共掺杂鼓状多孔碳催化剂及其制备方法与应用
CN113060770B (zh) 一种异质结CoO/CoS多孔纳米棒的制备方法及所得材料和应用
CN107583648B (zh) 一种非贵金属CoxCuyFezOH纳米球电催化剂及其制备方法
CN112397736B (zh) 一种基于MOF制备的FePt@C复合纳米材料及其应用
CN110721714B (zh) 一种Mo2C催化剂及其制备方法与应用
CN111193042B (zh) 一种氮掺杂石墨烯@铜铁球复合材料及其制备方法与应用
CN111804313A (zh) Fe2O3@Co9S8双中空核壳结构纳米复合材料制备方法及其应用
CN109097788B (zh) 一种双碳耦合过渡金属镍基量子点电催化剂及其制备方法
CN111151281A (zh) 一种C3N4修饰的Co3O4自负载超薄多孔纳米片及其制备方法和应用
CN105810958A (zh) 一种用于碱性直接甲醇燃料电池的Rh纳米花电催化剂的制备方法
CN113981468B (zh) 一种多维度镍钴基硫化物异质结电催化复合材料及其制备方法
CN112921342B (zh) 一种负载CeO2纳米粒子的中空MnCo2O4催化剂的制备方法及所得材料和应用
CN114481204A (zh) 一种磷化钴负载贵金属纳米材料的制备
CN109852993B (zh) 基于低共熔溶剂的铁醇盐析氧催化剂、制备方法及其电催化析氧应用
CN113774425A (zh) 一种Ru修饰FeCo@NF电催化剂的制备方法及应用
CN107694571B (zh) 一种非贵金属NixCuyFezO纳米球电催化剂及其制备方法
CN113265667A (zh) 一种双功能自支撑三元ldh电解水催化材料及制备方法
CN112725830A (zh) 一种多级孔道磷化钴/氮掺杂碳网络电催化剂的制备方法
CN107376973B (zh) 一种SiO2-氮掺杂石墨烯负载钯钌铋纳米催化剂的制备方法
CN112795024B (zh) 超薄纳米花状的钴/六氨基苯导电聚合物及其应用
CN114622242B (zh) Ni/NiO纳米异质结多孔石墨碳复合材料及其制备方法与应用
CN114291798B (zh) 微波法合成碲化钴纳米棒电催化剂及其应用
CN113737216B (zh) 一种FeSe/FeSe2纳米花异质结催化剂及其制备方法及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant