CN110013823B - 一种贵金属-过渡金属氧化物复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种贵金属‑过渡金属氧化物复合材料及其制备方法和应用，本发明制备得到的贵金属‑过渡金属氧化物复合材料在电解水时，过渡金属氧化物表面分散有贵金属，其可以为复合材料提供有效活性位点，并进行催化反应，同时，过渡金属氧化物对表面贵金属有电子效应，进一步提高表面贵金属的反应活性。分散在过渡金属氧化物表面上的贵金属纳米团簇颗粒直径小于1nm，过渡金属氧化物呈现纳米片或纳米颗粒结构。本发明的贵金属‑过渡金属氧化物复合材料具有更低的过电位，以及更高的稳定性；本发明的贵金属‑过渡金属氧化物复合材料成功地保持了贵金属活性，并极大降低了贵金属使用量，是一种非常具有应用前景的电解水材料。

Description

一种贵金属-过渡金属氧化物复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种贵金属-过渡金属氧化物复合材料及其制备方法和应用，属于电化学和材料合成技术领域。
背景技术
随着世界经济发展，能源需求日益增加。传统燃料如煤、石油、天然气资源储量非常有限，其利用也带来了严重的环境问题。因此，发展环境友好的新型高效能源迫在眉睫。在众多新能源中，氢能是一种资源极为丰富、高能、无任何二次污染的高效能源，是目前解决能源和环境危机的理想能源之一。在各种制氢途径中，电解水制氢过程可利用太阳能、风能或潮汐能等，具有较强的适用性。同时，电解水析出的氢气纯度高，特别适用于燃料电池领域中，而燃料电池的能量转换效率高于80％，相对而言，内燃机只有30％的转换效率。因而电解水制氢可有效实现了资源可持续循环利用。
电解水制氢涉及到两极反应主要是阴极为水还原析氢反应，阳极为水氧化析氧反应。目前，在阴极和阳极上活性最高的材料仍为贵金属Pt和Ir催化剂，其他催化剂析氢和析氧过电位依然很大，导致电解水效率较低。但是，世界上贵金属Pt和Ir的储量极少、价格昂贵，目前状态仍无法满足大规模电解需求。因此，如何在降低贵金属材料的用量，保持一定的电解活性及稳定性是目前电解水领域的核心方向。
发明内容
本发明的目的在于克服电解水中贵金属材料居高不下的用量问题，提供了一种贵金属-过渡金属氧化物复合材料及其制备方法和应用，所述复合材料是利用过渡金属氧化物的吸附性能，制备出具有超低贵金属负载量，且具有较高的电解水活性和稳定性的贵金属-过渡金属复合材料。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种贵金属-过渡金属氧化物复合材料，所述复合材料的分子式为M1-M2Ox，其中，M1为Pt或Ir，M2为Ni、Co、Fe、CoNi、FeNi、FeCo中的至少一种，2.5≥x＞0。
根据本发明，所述贵金属分布于过渡金属氧化物表面。
根据本发明，所述贵金属呈纳米颗粒状分布于过渡金属氧化物表面。
根据本发明，所述贵金属的粒径小于等于1nm，例如为0.8nm、0.75nm、0.5nm、0.2nm。
根据本发明，所述过渡金属氧化物的三维尺寸中至少一维尺寸在50nm～2μm之间。
优选地，所述过渡金属氧化物的三维尺寸在50nm～2μm之间。
根据本发明，所述过渡金属氧化物呈现纳米片或纳米颗粒结构。
根据本发明，所述复合材料中贵金属的负载量为复合材料的0.5-3wt.％，例如为0.5wt.％、1wt.％、1.5wt.％、2wt.％、2.5wt.％、3wt.％。
本发明还提供上述贵金属-过渡金属氧化物复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1)分别配制过渡金属氧化物的分散液和贵金属盐溶液；
2)将步骤1)的过渡金属氧化物的分散液和贵金属盐溶液混合，过滤，制备得到复合材料前驱体；
3)将步骤2)的复合材料前驱体置于管式炉中，进行还原处理，制备得到所述贵金属-过渡金属氧化物复合材料。
根据本发明，所述过渡金属氧化物制备方法包括如下步骤：
1-1)将M2盐溶于去离子水中，通氩气除去溶液中的溶解氧(通氩气时间优选为1.5-3小时)，同时将溶液冷却到-5～5℃(例如为0℃)，制备得到过渡金属盐溶液；
1-2)将硼氢化物与氢氧化物混合，加入到预先去除溶解氧的去离子水中；
1-3)在搅拌状态下，将步骤1-2)的溶液缓慢滴入到步骤1-1)的金属盐溶液中，进行还原反应；
1-4)过滤步骤1-3)的还原产物，用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，制备得到金属氧化物。
根据本发明，步骤1-1)中，所述的M2盐的浓度为0.1～0.5mol/L，如0.25mol/L。
根据本发明，步骤1-1)中，所述的M2盐选自钴盐、镍盐和铁盐，优选为钴盐、镍盐和铁盐的氯化盐、乙酸盐、硫酸盐或硝酸盐。
根据本发明，步骤1-2)中，所述硼氢化物与氢氧化物的质量比为2～10:1，如5.7:1。
根据本发明，步骤1-2)中，所述硼氢化物的浓度为0.05～0.1g/mL，如0.075g/mL。
根据本发明，步骤1-2)中，所述硼氢化物选自硼氢化钠或硼氢化钾；所述氢氧化物选自氢氧化钠或氢氧化钾。
根据本发明，步骤1-2)中，将得到的溶液冷却至-5～5℃(例如为0℃)。
根据本发明，步骤1-3)中，所述的还原反应的时间为0.5-2h，例如为1h，所述的还原反应的温度为-5～5℃，例如为0℃。
根据本发明，步骤1-4)中，制备得到的过渡金属氧化物于丙酮中保存备用。
根据本发明，所述过渡金属氧化物分散液的制备方法包括如下步骤：
1-5)取干燥后的过渡金属氧化物，分散到去离子水中，制备得到浓度为0.5-3mg/mL(如1mg/mL)的金属氧化物分散液。
根据本发明，步骤2)中，所述过渡金属氧化物和贵金属的质量比为100:(0.1-5)，如100:1、100:2、100:4。
根据本发明，步骤2)中，所述复合材料前驱体还包括洗涤步骤，优选采用乙醇洗涤数次。
根据本发明，步骤3)中，所述还原处理优选在通入氩氢混合气的条件下进行。
根据本发明，步骤3)中，所述还原处理的温度为200-350℃，还原处理的时间为2-6h，例如为4h；所述还原处理的升温速率为1-10℃/min，例如为5℃/min。
优选地，所述氩氢混合气的组成为，80-95vol.％的氩气和5-20vol.％的氢气，例如为90vol.％的氩气和10vol.％的氢气。
根据本发明，步骤3)中，所述还原处理前管式炉进行混合气清洗3次。
本发明还提供上述贵金属-过渡金属氧化物复合材料的用途，其用于电解水制氢、燃料电池、金属空气电池等领域中。
本发明的有益效果：
1.本发明提供了一种贵金属-过渡金属氧化物复合材料及其制备方法和应用，本发明制备得到的贵金属-过渡金属氧化物复合材料在电解水时，过渡金属氧化物表面分散有贵金属，其可以为复合材料提供有效活性位点，并进行催化反应，同时，过渡金属氧化物对表面贵金属有电子效应，进一步提高表面贵金属的反应活性。分散在过渡金属氧化物表面上的贵金属纳米团簇颗粒直径小于1nm，过渡金属氧化物呈现纳米片或纳米颗粒结构。
2.本发明制备得到的贵金属-过渡金属氧化物复合材料同商业化Pt/C和铱黑催化材料相比，本发明的复合材料具有如下结构特点和性能优点：
(1)商业贵金属催化材料制备时需要预处理碳，相比较，过渡金属氧化物合成简单，只需要常规的低温搅拌装置就可以实现；一步反应就可实现制备，整个过程工艺简单，周期短，效率高，可规模化生产；
(2)本发明的贵金属-过渡金属氧化物复合材料成份上的优点在于贵金属的使用量仅为商业贵金属材料的5％，极大地降低了材料合成成本；
(3)本发明的贵金属-过渡金属氧化物复合材料具有更低的过电位，以及更高的稳定性；
(4)本发明的贵金属-过渡金属氧化物复合材料成功地保持了贵金属活性，并极大降低了贵金属使用量，是一种非常具有应用前景的电解水材料。
附图说明
图1为实施例1制备得到的Ir@CoO复合材料的TEM图及EDS面扫图。
图2为实施例1制备得到的Ir@CoO复合材料与商业铱黑的活性比较图。
图3为实施例1制备得到的Ir@CoO复合材料与商业铱黑的稳定性比较图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。此外，应理解，在阅读了本发明所公开的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的保护范围之内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
作为示例性的，所述商业铱黑购买于百灵威科技有限公司，产品编号：043783。
实施例1采用氯化钴及氯铱酸钾作为原料制备Ir@CoO复合材料
(1)过渡金属氧化物：将4.7586g水合氯化钴溶于80ml去离子水中，通氩气除溶解氧2h，同时将溶液冷却到0摄氏度，其中过渡金属盐总浓度为0.25mol/L。将1.5g硼氢化钠与0.26g氢氧化钾混合，加入到20ml预先去除溶解氧的0摄氏度去离子水中，振荡溶解。保持氯化钴溶液在0摄氏度下搅拌，将碱性硼氢化钠溶液缓慢滴入到氯化钴溶液中，进行还原反应。滴完碱性硼氢化钠溶液后，继续保持体系在0摄氏度下搅拌1h，之后用抽滤装置过滤混合物，并用去离子水洗涤3次，无水乙醇洗涤3次。将过滤后的Co氧化物材料于丙酮中密封保存。
(2)复合物前驱体制备：从丙酮中取出Co氧化物材料，于室温空气中风干6h，称量200mg材料，分散到100ml去离子水中。取525微升20mM的氯铱酸钾溶液于20ml水中稀释。稀释后的铱溶液缓慢滴入到Co氧化物分散液中，等滴加完后，继续搅拌2h以保证贵金属在Co氧化物表面充分吸附。随后，将反应体系过滤，用乙醇洗涤数次，得到混合物前驱体。
(3)复合材料制备：将前驱体置于瓷舟中，放入管式炉中部。管式炉抽真空3次，通入氩氢混合气(10％H2)三次，对管子进行混合气清洗。随后，管式炉以5摄氏度/min升温速率升温，到一定温度下(250℃)保持4h，对前驱体中贵金属进行还原处理，即得到所述Ir@CoO复合材料。该复合材料的TEM图及EDS面扫图见图1。图1(a)该复合材料的TEM图，图1(b)、图1(c)和图1(d)为该复合材料的EDS面扫图，其中，图1(b)、图1(c)和图1(d)中亮色部分分别为金属钴、铱或非金属氧，暗色部分为背景。
从图中可以看出，贵金属铱在材料表面均匀分布，这种分散状态极大地利用了贵金属本身的活性位点，为高催化活性提供了基础。
实施例2采用氯化镍和氯铂酸作为原料制备Pt@NiO复合材料
(1)过渡金属氧化物：将4.7538g六水合氯化镍溶于80ml去离子水中，通氩气除溶解氧2h，同时将溶液冷却到0摄氏度，其中过渡金属盐总浓度为0.25mol/L。将1.5g硼氢化钠与0.26g氢氧化钾混合，加入到20ml预先去除溶解氧的0摄氏度去离子水中，振荡溶解。保持氯化镍溶液在0摄氏度下搅拌，将碱性硼氢化钠溶液缓慢滴入到氯化钴溶液中，进行还原反应。滴完碱性硼氢化钠溶液后，继续保持体系在0摄氏度下搅拌1h，之后用抽滤装置过滤混合物，并用去离子水洗涤3次，无水乙醇洗涤3次。将过滤后的Ni氧化物材料于丙酮中密封保存。
(2)复合物前驱体制备：从丙酮中取出Ni氧化物材料，于室温空气中风干6h，称量200mg材料，分散到100ml去离子水中。取547微升18.9mM的氯铂酸溶液于20ml水中稀释，加入少量碳酸钠使体系pH为7左右。稀释后的铂溶液缓慢滴入到Ni氧化物分散液中，等滴加完后，继续搅拌2h以保证贵金属在Ni氧化物表面充分吸附。随后，将反应体系过滤，用乙醇洗涤数次，得到混合物前驱体。
(3)复合材料制备：将前驱体置于瓷舟中，放入管式炉中部。管式炉抽真空3次，通入氩氢混合气(10％H2)三次，对管子进行混合气清洗。随后，管式炉以5摄氏度/min升温速率升温，到一定温度下(350℃)保持4h，对前驱体中贵金属进行还原处理，即得到所述Pt@NiO复合材料。
实施例3采用硫酸铁和氯化钯作为原料制备Ir@FeO1.5复合材料
(1)过渡金属氧化物：将3.244g氯化铁溶于80ml去离子水中，通氩气除溶解氧2h，同时将溶液冷却到0摄氏度，其中过渡金属盐总浓度为0.25mol/L。将1.5g硼氢化钠与0.26g氢氧化钾混合，加入到20ml预先去除溶解氧的0摄氏度的去离子水中，振荡溶解。保持氯化铁溶液在0摄氏度下搅拌，将碱性硼氢化钠溶液缓慢滴入到氯化钴溶液中，进行还原反应。滴完碱性硼氢化钠溶液后，继续保持体系在0摄氏度下搅拌1h，之后用抽滤装置过滤混合物，并用去离子水洗涤3次，无水乙醇洗涤3次。将过滤后的Fe氧化物材料于丙酮中密封保存。
(2)复合物前驱体制备：从丙酮中取出Fe氧化物材料，于室温空气中风干6h，称量200mg材料，分散到100ml去离子水中。取525微升20mM的氯铱酸钾于20ml水中稀释。稀释后的钯溶液缓慢滴入到Fe氧化物分散液中，等滴加完后，继续搅拌2h以保证贵金属在Fe氧化物表面充分吸附。随后，将反应体系过滤，用乙醇洗涤数次，得到混合物前驱体。
(3)复合材料制备：将前驱体置于瓷舟中，放入管式炉中部。管式炉抽真空3次，通入氩氢混合气(10％H2)三次，对管子进行混合气清洗。随后，管式炉以5摄氏度/min升温速率升温，到一定温度下(300℃)保持4h，对前驱体中贵金属进行还原处理，即得到所述Ir@FeO1.5复合材料。
实施例4
分别将10mg实施例1制备的Ir@CoO复合材料、铱黑、CoO与950μL异丙醇和50μLNafion(5wt.％)混合，超声0.5h直至均匀。分别取4μL分散液涂于玻璃碳电极表面(电极直径4mm)，在三电极电解池中进行测试。电解液为1M KOH或0.5M H2SO4，对电极为Pt片电极(1cm2)，参比电极为Ag/AgCl电极(饱和氯化钾溶液)。电化学测试一般采用线性电流扫描伏安法进行，扫描速率为10mV s-1。结果参见图2和3。
从图2中可以看出，本发明实施例1制备的Ir@CoO复合材料的电解水析氧活性在电流密度为10mAcm-2时，过电位仅为270mV。而铱黑需要290到300mV。由图3中可以看出，该材料具有比铱黑更高的稳定性。可见，本发明的复合材料中过渡金属氧化物对贵金属具有电子调节作用，从而改善了贵金属材料的催化活性。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种贵金属-过渡金属氧化物复合材料，其特征在于，所述复合材料的分子式为M1-M2Ox，其中，M1为Pt或Ir，M2为Ni、Co、Fe中的至少一种，2.5≥x＞0；所述贵金属呈纳米颗粒状分布于过渡金属氧化物表面；
所述贵金属的粒径小于等于1nm；
所述过渡金属氧化物呈现纳米片或纳米颗粒结构；
所述复合材料中贵金属的负载量为复合材料的0.5-3wt.%；所述过渡金属氧化物的三维尺寸在50nm~2μm之间。
2.权利要求1所述的贵金属-过渡金属氧化物复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1）分别配制过渡金属氧化物的分散液和贵金属盐溶液；
2）将步骤1）的过渡金属氧化物的分散液和贵金属盐溶液混合，过滤，制备得到复合材料前驱体；
3）将步骤2）的复合材料前驱体置于管式炉中，进行还原处理，制备得到所述贵金属-过渡金属氧化物复合材料。
3.根据权利要求2所述的贵金属-过渡金属氧化物复合材料的制备方法，其特征在于，所述过渡金属氧化物制备方法包括如下步骤：
1-1）将M2盐溶于去离子水中，通氩气除去溶液中的溶解氧，同时将溶液冷却到-5~5℃，制备得到过渡金属盐溶液；
1-2）将硼氢化物与氢氧化物混合，加入到预先去除溶解氧的去离子水中；
1-3）在搅拌状态下，将步骤1-2）的溶液缓慢滴入到步骤1-1）的金属盐溶液中，进行还原反应；
1-4）过滤步骤1-3）的还原产物，用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，制备得到所述过渡金属氧化物。
4.根据权利要求3所述的贵金属-过渡金属氧化物复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1-1）中，所述的M2盐的浓度为0.1~0.5 mol/L；
所述的M2盐选自钴盐、镍盐和铁盐。
5.根据权利要求3所述的贵金属-过渡金属氧化物复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1-2）中，所述硼氢化物与氢氧化物的质量比为2~10:1，所述硼氢化物的浓度为0.05~0.1g/mL，
所述硼氢化物选自硼氢化钠或硼氢化钾；所述氢氧化物选自氢氧化钠或氢氧化钾。
6.根据权利要求3所述的贵金属-过渡金属氧化物复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1-3）中，所述的还原反应的时间为0.5-2h，所述的还原反应的温度为-5~5℃。
7.根据权利要求3所述的贵金属-过渡金属氧化物复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1-4）中，制备得到的过渡金属氧化物于丙酮中保存备用。
8.根据权利要求3所述的贵金属-过渡金属氧化物复合材料的制备方法，其特征在于，所述过渡金属氧化物分散液的制备方法包括如下步骤：
1-5）取干燥后的过渡金属氧化物，分散到去离子水中，制备得到浓度为0.5-3 mg/mL的金属氧化物分散液。
9.根据权利要求2所述的贵金属-过渡金属氧化物复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述过渡金属氧化物和贵金属的质量比为100:（0.1-5）。
10.根据权利要求2所述的贵金属-过渡金属氧化物复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3）中，所述还原处理在通入氩氢混合气的条件下进行。
11.根据权利要求2所述的贵金属-过渡金属氧化物复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3）中，所述还原处理的温度为200-350 ℃，还原处理的时间为2-6h，所述还原处理的升温速率为1-10℃/min。
12.根据权利要求10所述的贵金属-过渡金属氧化物复合材料的制备方法，其特征在于，所述氩氢混合气的组成为，80-95vol.%的氩气和5-20vol.%的氢气。
13.权利要求1所述的贵金属-过渡金属氧化物复合材料的用途，其用于电解水制氢、燃料电池、金属空气电池领域中。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111871427B (zh) * 2020-07-16 2023-04-07 清华-伯克利深圳学院筹备办公室 贵金属/钼镍类复合材料及其制备方法和应用
CN112008090B (zh) * 2020-09-01 2023-04-07 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种链状金属合金材料及其制备方法与应用
CN116139166B (zh) * 2023-04-04 2023-06-27 四川大学 一种集成sod/cat的生物催化剂及其制备方法和用途

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101157033A (zh) * 2007-11-02 2008-04-09 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种介孔Pt/WO3电催化剂及其制备方法
CN101656313A (zh) * 2009-09-11 2010-02-24 太原理工大学 直接甲醇燃料电池阴极用催化剂的制备方法
EP2593227A4 (en) * 2010-07-14 2014-01-22 Brookhaven Science Ass Llc HIGH NANOTEHICLES AS ACTIVE AND DURABLE CATALYSTS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
CN105727988A (zh) * 2014-12-10 2016-07-06 中国石油天然气股份有限公司 铂复合催化剂、其制备方法及应用
CN106910907A (zh) * 2017-04-14 2017-06-30 中国科学院深圳先进技术研究院 一种核壳结构催化剂、其制备方法及用途

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101157033A (zh) * 2007-11-02 2008-04-09 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种介孔Pt/WO3电催化剂及其制备方法
CN101656313A (zh) * 2009-09-11 2010-02-24 太原理工大学 直接甲醇燃料电池阴极用催化剂的制备方法
EP2593227A4 (en) * 2010-07-14 2014-01-22 Brookhaven Science Ass Llc HIGH NANOTEHICLES AS ACTIVE AND DURABLE CATALYSTS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
CN105727988A (zh) * 2014-12-10 2016-07-06 中国石油天然气股份有限公司 铂复合催化剂、其制备方法及应用
CN106910907A (zh) * 2017-04-14 2017-06-30 中国科学院深圳先进技术研究院 一种核壳结构催化剂、其制备方法及用途

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"DMFC阳极催化剂Fe3O4@Pt的制备及其催化性能";李敏等;《无机材料学报》;20170930;第32卷(第9期);第916-922页 *
"Shape and Composition Control of Monodisperse Hybrid Pt-CoO Nanocrystals by Controlling the Reaction Kinetics with Additives";Hyunje Woo et al;《SCIENTIFIC REPORTS》;20170620;第1-7页 *
Hyunje Woo et al."Shape and Composition Control of Monodisperse Hybrid Pt-CoO Nanocrystals by Controlling the Reaction Kinetics with Additives".《SCIENTIFIC REPORTS》.2017,第1-7页. *
李敏等."DMFC阳极催化剂Fe3O4@Pt的制备及其催化性能".《无机材料学报》.2017,第32卷(第9期),第916-922页. *

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