高熵合金催化剂的制备方法、催化剂及应用

本发明涉及电解水析氢催化剂，具体涉及一种高熵合金催化剂的制备方法、催化剂及应用。

背景技术：

1、随着全球经济的快速发展，资源消耗也不断增加，能源供应面临的资源约束和环境约束问题，促使人们积极寻求清洁、高效、可持续的替代能源。氢能因其具有高能量密度和零碳排放的优势，被认为未来能源的最佳选择之一，而电催化分解水是最有前景的绿色制氢方法之一。如何以较低成本实现规模化的电解水制氢，是业界考虑的课题，目前常用的方法是在制氢过程中加入电解水析氢催化剂。

2、近年来在电解水析氢方面，业界开始进行了将高熵合金作为催化剂的相关研究。高熵合金是由五种或五种以上等量或不等量金属形成的合金；目前有研究表明，在高熵合金中掺杂非金属元素作为对催化剂的进一步改进，可以提高电解水析氢的效果。但是，现有技术制备高熵合金的方法通常采用高温固相反应法、溶液燃烧合成法等，上述制备方法生产周期长、能耗大、生产成本高，且在掺杂非金属元素后更容易引入杂质。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提出一种高熵合金电解水析氢催化剂的制备方法，该制备方法可以解决采用低成本方案制备掺杂非金属元素高熵合金的技术问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、第一方面，提供了一种高熵合金催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、通过闪光焦耳热处理将硼负载到生碳布上；

5、将负载了硼的碳布浸泡在至少包含五种金属盐的混合溶液中，然后取出碳布进行干燥处理；

6、对浸泡并烘干后的碳布进行闪光焦耳热处理，得到掺杂硼的高熵合金。

7、进一步的，通过闪光焦耳热处理将硼负载到碳布上，包括：

8、清洗生碳布；

9、将清洗后的碳布在硼酸溶液中浸泡后，取出风干；

10、对风干后的碳布进行闪光焦耳热处理，得到负载硼元素的碳布。

11、进一步的，硼酸溶液的浓度为100-400mm。

12、进一步的，对风干后的碳布进行闪光焦耳热处理时，冲击电压设置为40v，冲击时间设置为0.2s。

13、进一步的，金属盐包括四水合醋酸镍、无水醋酸铜、无水醋酸锌、四水合醋酸锰和三水合醋酸铅。

14、进一步的，混合溶液中，镍、铜、锌、锰、铅盐的浓度配比为(1-1.6)：1：1：1：(0.4-1)。

15、进一步的，混合溶液中，镍、铜、锌、锰、铅的浓度配比为1.6：1：1：1：0.4。

16、进一步的，对浸泡并干燥处理的碳布进行闪光焦耳热处理时，冲击电压设置为50v，冲击时间设置为0.2s。

17、第二方面，提供了一种高熵合金催化剂，通过第一方面提供的制备方法制备得到。

18、第三方面，提供了一种高熵合金催化剂在电解水析氢中的应用。

19、由上述技术方案可知，本发明的有益技术效果如下：

20、1.利用两次闪光焦耳热处理得到掺杂非金属元素的高熵合金，可作为高性能的电解水析氢催化剂。本方法不需要长时间高温处理，反应过程仅0.2s，与传统的制备方法相比，耗时大大缩短、极大的减少了因加热所需的能耗。

21、2.制备过程中利用闪光焦耳热快速升温、快速淬火的工艺特性，能够很好的保留生碳布的机械性能，处理后的生碳布依然具有柔性，扩大了该方法的后续应用场景和潜力。

技术特征：

1.一种高熵合金催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通过闪光焦耳热处理将硼负载到生碳布上，包括：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硼酸溶液的浓度为100-400mm。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，对风干后的碳布进行闪光焦耳热处理时，冲击电压设置为40v，冲击时间设置为0.2s。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐包括四水合醋酸镍、无水醋酸铜、无水醋酸锌、四水合醋酸锰和三水合醋酸铅。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，混合溶液中，镍、铜、锌、锰、铅盐的浓度配比为(1-1.6)：1：1：1：(0.4-1)。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，混合溶液中，镍、铜、锌、锰、铅的浓度配比为1.6：1：1：1：0.4。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对浸泡并干燥处理后的碳布进行闪光焦耳热处理时，冲击电压设置为50v，冲击时间设置为0.2s。

9.一种高熵合金催化剂，其特征在于，通过权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到。

10.如权利要求9所示的高熵合金催化剂在电解水析氢中的应用。

技术总结本发明提供一种高熵合金催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：通过闪光焦耳热处理将硼负载到生碳布上；将负载了硼的碳布浸泡在至少包含五种金属盐的混合溶液中，然后取出碳布进行干燥处理；对浸泡并烘干后的碳布进行闪光焦耳热处理，得到掺杂硼的高熵合金。本发明利用两次闪光焦耳热，不需要长时间高温处理，耗时大大缩短、极大的减少了因加热所需的能耗；得到掺杂非金属元素的高熵合金，可作为高性能的电解水析氢催化剂。技术研发人员：青芳竹,刘茜,杨苏松,廖婉怡,李雪松受保护的技术使用者：电子科技大学（深圳）高等研究院技术研发日：技术公布日：2024/7/15