一种三金属OER催化剂的制备方法

本发明属于电解水制氢，具体涉及一种三金属oer催化剂的制备方法。

背景技术：

1、随着能源消耗的不断增加和环境污染问题的日益严重，对风能、太阳能、潮汐能、地热能等可再生的环境友好型能源的开发，已经引起人们的广泛关注。在过去的十年里，世界各地建造了大量的光伏和风力发电场，提供了世界10％以上的电力供应。为了提高这些新兴的可持续能源的效率，必须开发具有高功率和能量密度的安全廉价的电力存储系统，以满足可再生能源发电并网的需求。

2、电解水制氢被认为是一种有前途的储能方式，可以将来自风能，太阳能，潮汐等间歇性的电力储存到h2中，以满足未来的清洁能源需求。然而，电解水制氢技术仍然不成熟，其中最主要的原因是受阳极侧动力学缓慢的析氧反应(oer)的阻碍。到目前为止，贵金属氧化物，例如：iro2和ruo2，仍然被认为是最出色的oer电催化剂，但由于其成本高，储量少，使用范围受到极大的限制。

3、因此，探索低成本的具有高催化活性的过渡金属催化剂，是非常必要的，具有广阔的应用前景。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种三金属oer催化剂的制备方法，以较低的成本制备出了具有高催化活性的oer催化剂，提高了析氧反应速率。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种三金属oer催化剂的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤1、先按照化学式nixfeyznz，分别称取k3[fe(cn)6]、ni(no3)2·6h2o和(ch3coo)2zn，式中，3≤x＜5、4≤y≤6、0＜z＜3，x+y+z＝10；再按照c6h5na3o7·2h2o和ni(no3)2·6h2o的摩尔比1：1，以及ch3coo)2zn和2-甲基咪唑的摩尔比1：2，分别称取c6h5na3o7·2h2o和2-甲基咪唑；

5、步骤2、将k3[fe(cn)6加入去离子水，室温下搅拌，得到溶液i；

6、步骤3、将c6h5na3o7·2h2o和ni(no3)2·6h2o同时加入去离子水，超声分散，形成溶液ii；

7、步骤4、将溶液i缓慢加入溶液ii，在50℃～60℃的水浴加热条件下，充分搅拌，形成溶液iii，依次离心、洗涤和烘干，得到固体产物；

8、步骤5、将固体产物溶解于去离子水，再加入(ch3coo)2zn和2-甲基咪唑，搅拌，形成溶液iv；

9、步骤6、将溶液iv离心，分离出固体物并烘干，然后以2～3℃/min的升温速率，自室温升温至850～900℃，在氮气气氛下，煅烧3h，得到三金属oer催化剂。

10、进一步地，所述步骤2的搅拌是以500～600rpm的转速，磁力搅拌30min。

11、进一步地，所述步骤3的超声分散时间为50min。

12、进一步地，所述步骤4的搅拌是以800～900rpm的转速，磁力搅拌24h。

13、进一步地，所述步骤4的洗涤是采用去离子水对离心分离出的固体物至少洗涤4次。

14、进一步地，所述步骤5的搅拌是以300～400rpm的转速，磁力搅拌12h

15、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

16、1)本发明制备的三金属oer催化剂中，ni、fe、zn金属催化活性位点能够有效吸附水分子，使水分子活化，且以c6h5na3o7·2h2o和2-甲基咪唑作为配体，能够促进电解水反应过程中电子的传递，即，通过金属活性位点和有机配体之间的相互作用，协同促进电解水oer反应，降低了反应活化能，提高了反应速率，故而，无论将三金属oer催化剂负载于gc玻碳电极，还是泡沫镍，在相同条件下，其过电位均低于贵金属催化剂iro2的过电位，说明三金属oer催化剂具有更高的oer反应催化活性，能够加快电解水过程oer反应的速率，降低电荷和电子转移阻力，从而提高oer反应速率。

17、2)本发明制备的三金属oer催化剂能够降低电解水过程中oer反应的过电位，在相同的电流密度下，所需电压更小，能够降低电解槽能耗，从而提高电解效率。

18、3)本发明制备的三金属oer催化剂在oer反应过程中，有助于水分子与电极的接触，使其在阳极上更容易发生析氧反应，因此，更利于析氧反应动力学过程。

19、4)本发明制备三金属oer催化剂的方法具有工艺简单、条件温和、绿色环保和原料廉价易得的优点，降低了oer催化剂的生产成本，便于工业化大规模生产，因此，制备的三金属oer催化剂更适合作为工业用电解槽的oer催化剂。

技术特征：

1.一种三金属oer催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的三金属oer催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2的搅拌是以500～600rpm的转速，磁力搅拌30min。

3.根据权利要求1所述的三金属oer催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3的超声分散时间为50min。

4.根据权利要求1所述的三金属oer催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤4的搅拌是以800～900rpm的转速，磁力搅拌24h。

5.根据权利要求1所述的三金属oer催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤4的洗涤是采用去离子水对离心分离出的固体物至少洗涤4次。

6.根据权利要求1所述的三金属oer催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤5的搅拌是以300～400rpm的转速，磁力搅拌12h。

技术总结本发明公开了一种三金属OER催化剂的制备方法，包括步骤：1、按照化学式Ni<subgt;x</subgt;Fe<subgt;y</subgt;Zn<subgt;z</subgt;，取K<subgt;3</subgt;[Fe(CN)<subgt;6</subgt;]、Ni(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;2</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O和(CH<subgt;3</subgt;COO)<subgt;2</subgt;Zn，式中，3≤x＜5、4≤y≤6、0＜z＜3，x+y+z＝10；按照C<subgt;6</subgt;H<subgt;5</subgt;Na<subgt;3</subgt;O<subgt;7</subgt;·2H<subgt;2</subgt;O和Ni(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;2</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O的摩尔比1：1，以及CH<subgt;3</subgt;COO)<subgt;2</subgt;Zn和2‑甲基咪唑的摩尔比1：2，称取C<subgt;6</subgt;H<subgt;5</subgt;Na<subgt;3</subgt;O<subgt;7</subgt;·2H<subgt;2</subgt;O和2‑甲基咪唑；2、将K<subgt;3</subgt;[Fe(CN)<subgt;6</subgt;加入去离子水，得到溶液I；3、将C<subgt;6</subgt;H<subgt;5</subgt;Na<subgt;3</subgt;O<subgt;7</subgt;·2H<subgt;2</subgt;O和Ni(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;2</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O加入去离子水，形成溶液II；4、将溶液I加入溶液II，在水浴加热条件下搅拌，形成溶液III，离心、洗涤和烘干，得到固体产物；5、将固体产物溶解于去离子水，再加入(CH<subgt;3</subgt;COO)<subgt;2</subgt;Zn和2‑甲基咪唑，形成溶液IV；6、将溶液IV离心，分离出固体物并烘干，以2～3℃/min的升温速率，自室温升温至850～900℃，在氮气气氛下，煅烧3h，得到三金属OER催化剂，具有催化活性高的优点。技术研发人员：李印实,范彬彬,薛金玲,刘志鹏受保护的技术使用者：西安交通大学技术研发日：技术公布日：2024/4/24