一种以氧化铈为载体的水电解阳极催化剂及其制备方法与流程

本申请涉及水电解，特别涉及一种以氧化铈为载体的水电解阳极催化剂及其制备方法。

背景技术：

1、质子交换膜水电解(proton exchange membrane(pem)water electrolysis，简称pemwe)制氢拥有效率高、动态响应快、h2纯度高等优点，pemwe技术近几年来逐渐商业化。

2、ccm中的催化剂层(cl)是pemwe中重要的组件。目前，几乎所有的pem电解槽都使用铱基催化剂。为了良好的活性和稳定性，所需的铱基催化剂负载量较高，但是地球资源中金属铱的含量是有限的，属于不可再生且价格昂贵金属，进而在大型电解槽的使用过程中，所需耗费的成本较高。

3、因此用于pemwe阳极催化剂层的铱基催化剂的成本问题，成为限制pemwe广泛应用的重要因素之一。

技术实现思路

1、本申请提供一种以氧化铈为载体的水电解阳极催化剂及其制备方法，旨在解决现有技术中阳极催化剂制备成本较高的问题。

2、为实现上述目的，本申请提出一种以氧化铈为载体的水电解阳极催化剂的制备方法，该制备方法包括如下制备步骤：

3、a)将ceo2纳米原料加入纯水中，搅拌获得溶液a；

4、b)将氯化铱粉末或氯铱酸溶液加入纯水中，搅拌获得溶液b；

5、c)将所述溶液b滴加在不断搅拌的所述溶液a中，以获得溶液c；

6、d)向所述溶液c中滴加naoh溶液，调节混合溶液的ph值为9～11的范围后，搅拌获得溶液d；

7、e)将所述溶液d转移至烘箱中烘干，得到固体a；

8、f)将所述固体a放置在马弗炉中进行煅烧，煅烧得到固体b；

9、g)在所述固体b加入纯水后利用离心机进行清洗，直至上层溶液的ph值为7，而后将得到的下层沉淀放入烘箱中加热，获得负载在ceo2上的氧化铱。

10、在一些实施例中，所述ceo2纳米原料与所述纯水的质量比在1:2～4:1。

11、在一些实施例中，所述ceo2纳米原料包括ceo2纳米颗粒、ceo2纳米棒和ceo2纳米片中的至少一种。

12、在一些实施例中，所述氯化铱与所述纯水的质量比在1:5～10:1。

13、在一些实施例中，在步骤a)中，搅拌温度在25～30℃，搅拌时间在10～30min；在步骤b)中，搅拌温度在20～30℃，搅拌时间在10～30min；在步骤d)中，所述溶液c的反应温度在60～90℃，搅拌时间在1～3h。

14、在一些实施例中，所述溶液b向溶液a中的滴加速度在1～3s/滴。

15、在一些实施例中，所述naoh溶液的浓度在0.1～0.5mol/l。

16、在一些实施例中，在步骤e)以及步骤g)中，所述烘箱中的温度均在70～90℃，烘烤时间均在8～12h。

17、在一些实施例中，所述固体a在所述马弗炉中的煅烧温度在250～550℃，煅烧时间在1～3h。

18、本申请还公开一种以氧化铈为载体的水电解阳极催化剂，其特征在于，采用如上所述的氧化铈为载体的水电解阳极催化剂的制备方法制备而成。

19、本申请技术方案，提出一种以氧化铈为载体的水电解阳极催化剂的制备方法，该制备方法包括如下制备步骤：a)将ceo2纳米原料加入纯水中，搅拌获得溶液a；b)将氯化铱加入纯水中，搅拌获得溶液b；c)将溶液b滴加在不断搅拌的溶液a中，以获得溶液c；d)向溶液c中滴加naoh溶液，调节溶液c的ph值为9～11的范围后，搅拌获得溶液d；e)将溶液d转移至烘箱中烘干，得到固体a；f)将固体a放置在马弗炉中进行煅烧，煅烧得到固体b；g)在固体b加入纯水后利用离心机进行清洗，直至上层溶液的ph值为7，而后将得到的下层沉淀放入烘箱中加热，获得负载在ceo2上的氧化铱。本申请通过上述制备步骤制备阳极催化剂，所制备的阳极催化剂是负载在ceo2上的晶型氧化铱，ceo2具有良好的导电性，使负载后的晶型氧化铱具有最多的活性位点，具有良好的活性和长期稳定性，达到减少贵金属的使用，提升贵金属的利用率。

技术特征：

1.一种以氧化铈为载体的水电解阳极催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

2.根据权利要求1所述的以氧化铈为载体的水电解阳极催化剂的制备方法，其特征在于，所述ceo2纳米原料与所述纯水的质量比在1:2～4:1。

3.根据权利要求2所述的以氧化铈为载体的水电解阳极催化剂的制备方法，其特征在于，所述ceo2纳米原料包括ceo2纳米颗粒、ceo2纳米棒和ceo2纳米片中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的以氧化铈为载体的水电解阳极催化剂的制备方法，其特征在于，所述氯化铱与所述纯水的质量比在1:5～10:1。

5.根据权利要求1-4任一项所述的以氧化铈为载体的水电解阳极催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤a)中，搅拌温度在25～30℃，搅拌时间在10～30min；在步骤b)中，搅拌温度在20～30℃，搅拌时间在10～30min；在步骤d)中，所述溶液c的反应温度在60～90℃，搅拌时间在1～3h。

6.根据权利要求1所述的以氧化铈为载体的水电解阳极催化剂的制备方法，其特征在于，所述溶液b向溶液a中的滴加速度在1～3s/滴。

7.根据权利要求1所述的以氧化铈为载体的水电解阳极催化剂的制备方法，其特征在于，所述naoh溶液的浓度在0.1～0.5mol/l。

8.根据权利要求1所述的以氧化铈为载体的水电解阳极催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤e)以及步骤g)中，所述烘箱中的温度均在70～90℃，烘烤时间均在8～12h。

9.根据权利要求1所述的以氧化铈为载体的水电解阳极催化剂的制备方法，其特征在于，所述固体a在所述马弗炉中的煅烧温度在250～550℃，煅烧时间在1～3h。

10.一种以氧化铈为载体的水电解阳极催化剂，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的氧化铈为载体的水电解阳极催化剂的制备方法制备而成。

技术总结本申请公开一种以氧化铈为载体的水电解阳极催化剂及其制备方法。制备方法包括步骤：a)将CeO<subgt;2</subgt;纳米原料加入纯水中，搅拌获得溶液A；b)将氯化铱粉末或氯铱酸溶液加入纯水中，搅拌获得溶液B；c)将溶液B滴加在搅拌的溶液A中，获得溶液C；d)向溶液C中滴加NaOH溶液，调节混合溶液的pH值为9～11的范围后，搅拌获得溶液D；e)将溶液D转移至烘箱中烘干，得到固体A；f)将固体A煅烧，得到固体B；g)在固体B加入纯水后利用离心机进行清洗，直至上层溶液的pH值为7后，将得到的下层沉淀放入烘箱中加热，获得负载在CeO<subgt;2</subgt;上的氧化铱。本申请技术方案能够使制备的催化剂具有良好的活性和长期稳定性，同时减少贵金属的使用，提升贵金属的利用率。技术研发人员：王德军,王鹏,李苗,野田,张春荣受保护的技术使用者：北京中电丰业技术开发有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17