氧化铱催化剂及其制备方法与流程

本发明涉及电催化，具体涉及一种氧化铱催化剂及其制备方法。

背景技术：

1、氢能具有高效、环保、资源丰富等特点，应用广泛。质子交换膜电解水制氢技术(pem电解水制氢技术)相较与传统的碱性电解水具有电流密度更大、氢气纯度更高、能耗度、效率高、可调范围宽等特点，故成为现有市场中最有竞争力的制氢技术之一。

2、质子交换膜电解水过程中，阳极的析氧反应是导致电解池过电位较高的主要原因。目前主流的析氧催化剂主要为iro2，ruo2及其金属二元复合物等，成本高昂，导致pem电解水技术难以大规模应用。可无论是现有的irru合金(铱钌合金)，还是多孔的ir和ru复合催化剂，都难以降低ir的用量。因此，迫切需要开发一种降低铱用量的方法。

技术实现思路

1、因此，为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种提高催化剂中氧化铱的分散度，降低铱的用量，从而提高铱的利用率的氧化铱催化剂及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种氧化铱催化剂的制备方法，用于pem水电解装置中，包括：将浓度为0.01mol/l～0.1mol/l的硝酸锆溶液升温至50～80℃，缓慢加入碱溶液，调节溶液ph值至8～12，继续反应1～5h，过滤并洗涤滤饼，干燥后得到固体粉末b；将固体粉末b加入浓度为0.001mol/l～0.01mol/l的五氯化铌醇溶液中，室温下搅拌1～3h后，加热至70℃，在搅拌条件下将溶剂蒸干，得到固体粉末d；将固体粉末d置于气氛炉中进行高温烧结，得到铌掺杂的氧化锆；将铌掺杂的氧化锆分散在氯铱酸溶液中，调节溶液ph为10～14，温度为70～90℃，反应30～60min，过滤并清洗滤饼，干燥后得到固体f；将固体f在空气中进行中温烧结，得到铌掺杂的氧化锆负载氧化铱催化剂。

3、在其中一个实施例中，所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化锂溶液、碳酸钠溶液、氨水中的任意一种，浓度为0.1mol/l～1mol/l。

4、在其中一个实施例中，所述洗涤滤饼中，采用的清洗剂为水和乙醇的混合溶液，体积比1：1～1：10，温度为25～70℃。

5、在其中一个实施例中，所述五氯化铌醇溶液中的醇为无水乙醇、异丙醇、正丙醇中的至少一种。

6、在其中一个实施例中，高温烧结温度为500～900℃，烧结时长为0.5～2h。

7、在其中一个实施例中，中温烧结温度为300～500℃，烧结时长为1～5h。

8、在其中一个实施例中，所述气氛炉内的气氛为氧气/氩气混合气，氧气体积分散占比为1％～10％。

9、一种氧化铱催化剂，用于pem水电解装置中，所述氧化铱催化剂是采用上述的方法制备的。

10、与现有技术相比，本发明的优点在于：通过氧化锆载体提高催化剂中氧化铱的分散度，并利用铌掺杂来提高氧化锆的导电性，从而提升整个催化剂的导电性，提高铱的利用率，降低铱的用量。

技术特征：

1.一种氧化铱催化剂的制备方法，用于pem水电解装置中，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化锂溶液、碳酸钠溶液、氨水中的任意一种，浓度为0.1mol/l～1mol/l。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述洗涤滤饼中，采用的清洗剂为水和乙醇的混合溶液，体积比1：1～1：10，温度为25～70℃。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述五氯化铌醇溶液中的醇为无水乙醇、异丙醇、正丙醇中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，高温烧结温度为500～900℃，烧结时长为0.5～2h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，中温烧结温度为300～500℃，烧结时长为1～5h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述气氛炉内的气氛为氧气/氩气混合气，氧气体积分散占比为1％～10％。

8.一种氧化铱催化剂，用于pem水电解装置中，其特征在于，所述氧化铱催化剂是采用权利要求1～7中任一项所述的方法制备的。

技术总结本发明提供了一种氧化铱催化剂及其制备方法，属于电催化领域，具体包括将硝酸锆溶液升温至50～80℃，缓慢加入碱溶液，调节PH值至8～12，继续反应，过滤洗涤干燥得到固体粉末B；将固体粉末B加入五氯化铌醇溶液中，室温下搅拌1～3h后加热至70℃，在搅拌条件下将溶剂蒸干得到固体粉末D；将固体粉末D进行高温烧结，得到铌掺杂的氧化锆；将铌掺杂的氧化锆分散在氯铱酸溶液中，调节溶液PH为10～14，温度为70～90℃，反应30～60min，过滤清洗干燥得到固体F；将固体F进行中温烧结，得到铌掺杂的氧化锆负载氧化铱催化剂。通过本申请的处理方案，提高催化剂中氧化铱的分散度，降低铱的用量，从而提高铱的利用率。技术研发人员：朱凤鹃,吴爱明,吴若飞,郑文,王超受保护的技术使用者：上海唐锋能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12