一种氯氧化钴催化剂合成方法

本发明属于纳米催化剂薄膜合成领域。具体为一种高效、简单、可控合成无定型氯氧化钴的合成方法。

背景技术：

1、功能纳米新材料在能源、化工和环境催化方面发挥了重要作用。优化的材料的组分和结构设计能最大化的发挥材料的催化性能。当前，绝大多数的催化反应都是以金属中心位点为基础的。因此，配位环境和无定型性是两个非常关键的因素。一方面，通过增加材料的无定型性可以极大的暴露催化位点，充分体现出材料的分子催化的特性，提供整体催化性能。另外一方面，不同的配体与金属中心之间的相互作用可以调节金属位点电子结构，特别是金属中心的价态，从而改变催化反应的路径，提高催化选择性。

2、传统的薄膜沉积方法，包括旋涂法，物理沉积法，水热法等。其中，旋涂法的优势是可以很好的调节组分和元素组成，劣势是无法获得附着力强的薄膜。往往通过高温煅烧提高附着力，但是较高的温度会提高薄膜的结晶性和聚集结块。物理沉积法需要价格昂贵的合成设备，且较难对金属中心的配位环境进行有效的调节和控制。水热法可以实现均匀成膜，但是往往沉积的薄膜结晶性较高。此外，因受限于水热釜的尺寸限制，较难获得大面积的沉积薄膜，不利于大规模工业化应用。

技术实现思路

1、本发明旨在解决无定型薄膜合成制备难题，提出了一种方法简单，一步法合成无定型氯氧化钴薄膜的合成新方法。通过自发引入氯离子使得氧化钴晶格发生畸变，无法正常结晶，从而在导电基底上获得无定型结构的薄膜材料。

2、为了达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：一种氯氧化钴催化剂合成方法，以一个实例阐明该方法的有效性和合理性。

3、实施实例：氯氧化钴(cu-o-cl)无定型薄膜的合成，其中选择任意co盐引入金属元素，选择nacl作为电解液，具体方法包括以下步骤：

4、(1)将一定量的co盐，包括但不限于cocl2,co(no3)2,co(clo4)2,和coso4，中的一种和几种，溶于去离子水，充分搅拌，得到溶液a；

5、(2)在溶液a中加入nacl支持电解质，得到溶液b；

6、(3)通过盐酸调节溶液b的ph值为酸性，得到沉积前驱体；

7、其中，步骤(1)中所述的co离子浓度为0.01-1.0mol/l,优选浓度为0.1mol/l；步骤(2)中所添加的nacl浓度为0.01-1.0mol/l，优选浓度为0.5mol/l；步骤(3)中ph范围为0.5-3.0，优选ph值为2.0。

8、电沉积过程为三电极体系，其中阳极为导电fto,ito或者碳纸；对电极为pt电极。恒电位沉积模式，选择沉积电位范围为1.6-2.0v；恒电流沉积模式选择电流密度范围为0.1-250ma/cm-2。

技术特征：

1.一种氯氧化钴催化剂合成方法。其特点是，方法简单，组分可调，可大面积制备的无定型氯氧化钴薄膜制备方法。可以在fto,ito和碳纸上实现沉积。以3个不同实施例阐明本方法的有效性，分类如下：

2.按照权利要求1所述实施例1：不同的钴源用于无定型氯氧化钴薄膜制备，其特征在于，阴离子种类不同，不影响cl离子进入催化剂薄膜。不同阴离子也不影响无定型结构的生成。

3.按照权利要求1所述实施例2：支持电解质nacl的加入是关键，其最低浓度为0.01mol/l。cl离子浓度越高，沉积速率越快，薄膜中cl的含量越高。其中，沉积时间越长，薄膜厚度越厚。可连续沉积超过500小时。

4.按照权利要求1所述实施例3：施加电流密度和电位的特征在于，电流密度越低，沉积速率越慢，cl含量较高；电流密度越高，沉积速率越高，cl含量偏低。电流密度总体范围在0.1ma/cm2和250ma/cm2之间。电位沉积的特征在于，电位越低，沉积速率越慢，cl含量较高；电位越高，沉积速率越快，cl含量偏低。电位总体范围在1.6v至2.0v之间最佳。

技术总结本发明提出一种氯氧化钴电催化剂的电沉积合成方法，主要解决传统合成方法无法合成无定型结构的问题。同时，该催化剂薄膜可适用于氯离子的氧化反应。本发明的特点在于：(1)，可以通过电化学一步法合成无定型氯氧化物；沉积薄膜厚度可控，组分可调。(2)，该薄膜可实现氯离子的氧化反应，选择性高，稳定性好。技术研发人员：崔春华,肖梦君,刘栋梁受保护的技术使用者：电子科技大学长三角研究院（湖州）技术研发日：技术公布日：2024/4/17