一种泡沫镍支撑的镍钴铜三元合金催化剂及其制备方法和应用

本申请涉及一种催化材料，且特别涉及一种泡沫镍支撑的镍钴铜三元合金催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、甘油是生产生物柴油的副产品，一吨生物柴油大约可产生100kg甘油。近年来，生物柴油工业快速发展导致甘油供应过剩，甘油的价格大幅下跌。然而甘油是一种重要的生物质资源，可转化为多种高附加值的化工产品，如甘油醛、甘油酸、羟基丙二酸、二羟基丙酮、草酸、乳酸、乙醇酸和甲酸等。与传统的热催化和微生物发酵过程相比，电催化在甘油氧化中具有许多独特的优势。首先，反应在常温常压中进行，对环境友好；其次，甘油的氧化电位远低于水，因此，用甘油氧化代替阳极析氧反应(oer)更有利于析氢或还原端反应；最后，可以通过调控催化剂和电催化过程控制产物的选择性。然而，目前的研究主要集中在贵金属催化剂上，考虑到成本和效益，发展具有优异电氧化催化甘油性能的非贵金属催化剂更为重要。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种泡沫镍支撑的镍钴铜三元合金催化剂，此催化剂为褶皱二维纳米片状结构，具有优异的甘油电氧化性能。

2、根据本申请的一个方面，提供一种三元合金催化剂，所述三元合金催化剂包括基底和负载于所述基底表面的镍、钴和铜三元合金；

3、所述三元合金催化剂具有褶皱二维纳米片状结构；

4、所述镍、钴和铜三元合金为面心立方结构；

5、所述三元合金催化剂中，所述镍、钴和铜的摩尔比为1：0.1～5：0.1～10。

6、所述基底包括泡沫镍基底。

7、根据本申请的另一个方面，提供一种上述的三元合金催化剂的制备方法，包括以下步骤：

8、以含有镍盐、钴盐和铜盐的水溶液为电解液，以基底为工作电极，恒电位法沉积，得到所述三元合金催化剂。

9、所述镍盐包括氯化镍和/或硫酸镍；

10、所述钴盐包括氯化钴和/或硫酸钴；

11、所述铜盐包括氯化铜和/或硫酸铜；

12、所述含有盐酸、镍盐、钴盐和铜盐的水溶液中，所述镍盐、所述钴盐与所述铜盐的摩尔比为1：0.1～2.5：0.005～0.1；

13、所述含有镍盐、钴盐和铜盐的水溶液中，还含有盐酸；

14、所述盐酸的体积与所述含有镍盐、钴盐和铜盐的水溶液的体积比0～0.01。

15、可选地，所述盐酸的体积与所述含有镍盐、钴盐和铜盐的水溶液的体积比0、0.005、0.01中的任意值或任意两者之间的范围值。

16、所述基底包括泡沫镍基底。

17、所述沉积的电位为-0.5～-2v；

18、可选地，所述沉积的电位为-0.5v、-1v、-1.5v、-2v中的任意值或任意两者之间的范围值。

19、所述沉积的时间为150～3600s。

20、可选地，所述沉积的时间为150s、300s、600s、900s、1200s、1500s、1800s、2100s、2400s、2700s、3000s、3300s、3600s中的任意值或任意两者之间的范围值。

21、具体地，包括以下步骤：

22、a步骤；镍盐、钴盐和铜盐按照一定比例加入水中，再加入一定量的盐酸，混合均匀；

23、b步骤；以上述混合溶液为电解液，采用三电极模式，以泡沫镍为工作电极，配合对电极和参比电极，采用恒电位的方式沉积一定时间。

24、根据本申请的另一个方面，提供一种电催化电极，所述电催化电极选自上述的三元合金催化剂或上述的制备方法制备的三元合金催化剂。

25、根据本申请的另一个方面，提供一种电氧化催化甘油的方法，采用述的电催化电极。

26、本申请产生的有益效果包括：

27、1、本申请所提供的泡沫镍支撑的镍钴铜三元合金催化剂具有优异的电催化性能，在甘油电氧化中展现出较低的氧化起始电位和较高的甲酸选择性。

28、2、本申请所提供的泡沫镍支撑的镍钴铜三元合金催化剂的制备方法简单易行，易于扩大生产。

技术特征：

1.一种三元合金催化剂，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的三元合金催化剂，其特征在于，

3.一种权利要求1或2任一项所述的三元合金催化剂的制备方法，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，

7.一种电催化电极，其特征在于，

8.一种电氧化催化甘油的方法，其特征在于，

技术总结本申请公开了一种泡沫镍支撑的镍钴铜三元合金催化剂及其制备方法和应用。本申请提供的镍钴铜三元合金催化剂是通过电沉积的方法电镀在泡沫镍上得到的，具有褶皱二维纳米片状结构，这种催化剂具有优异的甘油电氧化性能，而且这种制备方法简单、制备条件可控。技术研发人员：吴忠帅,李晨阳受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/13