一种Ni-MnO电催化剂的制备方法及其在电催化分解水中的应用

本发明涉及新型清洁能源领域，具体属于氢能源制取领域，尤其涉及一种ni-mno电催化剂的制备方法及其在电催化分解水制氢制氧中的应用。

背景技术：

0、技术背景

1、氢气因为热值高、无污染，被认为是一种高效、清洁的能源，与传统的热化工制氢技术相比，电催化水分解制氢是一种非常有前景制氢方式。然而，电催化分解水这一过程面临着反应动力学缓慢和过电位较高的问题，导致了较低的能量转换效率。尤其是电催化氧析出反应，是涉及四电子的复杂过程，反应过程中中间体较多，导致其动力学十分缓慢，氧析出反应已成为限制电解水产业发展的关键因素。因此，需要开发高活性、价格低廉的催化剂以大幅降低电能消耗从而有效降低制氢成本。

2、当前，ir、ru等贵金属基电催化材料虽然可有效降低氧析出的过电位，但由于其低储量、高价格、差稳定性和小电流密度等一系列问题，严重阻碍了其大规模生产和商业化应用。而过渡金属基(如ni、fe、co等)的电催化剂因其催化性能优异、成本低、资源丰富等优势而备受关注。

技术实现思路

1、针对当前具有成本效益的高活性氧析出催化剂的缺乏，本发明提供一种ni-mno电催化剂的制备方法，以及该方法制备的催化剂在电化学制氧制氢领域中的应用。该制备方法操作简单，对设备要求低，而且制备的ni-mno电催化剂具有丰富的孔结构以及金属颗粒与氧化物之间的强电子相互作用，促使其显示出优异的电催化制氧活性。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种ni-mno电催化剂的制备方法，具体步骤如下：

3、步骤a：将一定浓度的氯化锰水溶液置于反应釜中，将泡沫镍用聚四氟乙烯支架固定中反应釜内胆中部，氯化锰溶液和泡沫镍不接触，对反应釜加热进行气相水热反应，待降至室温，取出；

4、步骤b：将步骤a得到的产物置于氢氩混合气氛管式炉中，温控升温加热进行热处理，冷却至室温，即得到ni-mno电催化剂。

5、优选的，所述步骤a中，配制的氯化锰水溶液浓度为0.4～0.8m。

6、优选的，所述步骤a中，气相水热反应的温度为175℃，反应时间为16h。

7、优选的，所述步骤b中，热处理在氢氩混合中进行，氢氩气的体积比为1:8～10。

8、再优选的，所述步骤b中，热处理温度为400-500℃，升温速率为4℃/min，反应时间为1～4h。

9、上述ni-mno电催化剂的制备方法制备的电催化剂在电催化水分解制氢、制氧领域中的应用。

10、与现有技术中的电催化氧析出催化剂相比，本发明所提供的ni-mno电催化剂具有以下优点：

11、1、与粉体电极材料相比，该催化剂生长在泡沫镍表面，省去了涂覆电极的步骤，可以直接用作电解水制氢的工作电极，具有较强的机械稳定性。

12、2、纳米镍颗粒与mno之间的强相互作用，有效调控了催化剂的电子结构，提升了ni-mno的电催化氧析出活性。

13、3、本发明提供的制备方法操作简便，不要复杂的设备，所需原料易得，便于大规模的量化生产制备。

技术特征：

1.一种ni-mno电催化剂的制备方法，其特征在于，其具体制备步骤如下：

2.根据权利1所述的ni-mno电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，配制的氯化锰水溶液浓度为0.4～0.8m。

3.根据权利1所述的ni-mno电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，气相水热反应的温度为175℃，反应时间为16h。

4.根据权利1所述的ni-mno电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤b中，热处理在氢氩混合中进行，氢氩气的体积比为1:8～10。

5.根据权利1所述的ni-mno电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤b中，热处理温度为400-500℃，升温速率为4℃/min，反应时间为1～4h。

6.如任一权利要求1-5所述的ni-mno电催化剂的制备方法制备的ni-mno电催化剂在电催化水分解制氢制氧领域中的应用。

技术总结本发明公开了一种Ni‑MnO电催化剂的制备方法和应用，其制备步骤是：配制一定浓度的氯化锰水溶液置于水热釜内胆中，将泡沫镍用聚四氟支架固定在内胆中间位置，氯化锰溶液和泡沫镍不接触，对反应釜进行加热进行气相水热反应，水热反应在175℃下保持16h，待降至室温取出、清洗备用；然后将得到的水热反应产物置于氢氩混合气氛管式炉中在400～500℃下热处理1～4h，即得到Ni‑MnO电催化剂。将制备的Ni‑MnO用作电催化氧析出的电极材料，应用于电解水制氢制氧中，表现出较为优异的电催化制氧活性。技术研发人员：刘国强,程育汶,李永涛,柳东明受保护的技术使用者：安徽工业大学技术研发日：技术公布日：2024/5/12