一种高稳定性的oer电化学活性催化剂
技术领域
1.本发明涉及催化剂技术领域，具体为一种高稳定性的oer电化学活性催化剂。
背景技术：2.随着经济的发展，煤炭、石油的消耗持续增加，化石燃料资源逐渐枯竭，环境污染日益严重。因此，人类社会迫切需要开发除一种高效、清洁、可再生的新能源。通过电解水来制备氢气是可再生能源的未来发展的重要方向之一。通过电解水来制氢是几乎最为常见的制备氢气的方法。电解水产氢中存在两个半反应，在不同的酸碱条件下，阳极过程都存在涉及四电子的反应，存在动力学惰性，过电位较高，这些劣势极大地限制了电解水反应的效率。因此，开发一种产能高效、成本低廉的oer电化学活性催化剂逐渐成为这个领域的焦点。
3.然而，许多金属催化剂都处于热力学不稳定状态：会在发生析氧反应之前，金属本身被氧化，电极的表面会溶解，或者同时发生氧化物沉淀和金属腐蚀，导致催化剂稳定性不好。而金属过渡氢氧化物是一种优异的oer电化学活性催化剂，因为它们具有低成本，高效率，良好的催化性能和高稳定性等一系列的优点。
4.水热碳是指糖类有机物，例如葡萄糖、蔗糖、果糖、淀粉和纤维素，在温度较低(170～350℃)的水热条件下，反应转化的半碳化物质。同其它碳基材料相较，水热碳具有这几个特点：可选的碳源十分广泛，成本较为低廉，反应条件也相对温和，反应过程完全环保，中间也无需加入表面活性剂。
5.近年来，金属氢氧化物，特别是氢氧化镍的研究日益增多，金属氢氧化物由于其具有大量的活性位点，并可以结合水热等方法进一步掺杂原子来进一步优化其oer性能，收到了学术界的广大关注。但同时也存在一定的缺点：导电性差，限制了其oer性能的进一步提高。虽然金属氢氧化物可以和一些碳材料复合来提高材料的导电性，但同时会减少原本材料的催化活性位点。传统的水热原位生长制备的电极材料不利于后期的大规模的商业化生产，针对这些问题提出一种高稳定性的oer电化学活性催化剂。
技术实现要素：6.(一)解决的技术问题
7.针对现有技术的不足，本发明提供了一种高稳定性的oer电化学活性催化剂，解决了现有催化剂导电性差，不够稳定，不利于大规模商业化生产的问题。
8.(二)技术方案
9.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高稳定性的 oer电化学活性催化剂，包括以下步骤：
10.s1.取一定量的葡萄糖和无水间苯三酚，再加入一定量的金属盐，之后加入一定量乙酸，配成水溶液；
11.s2.将所述s1中的溶液搅拌均匀后在合适温度下水热一段时间；
12.s3.将所述s2中反应结束后将产物转移至过滤瓶，下端接真空管进行抽滤；
13.s4.将所述s3中抽滤完成的剩余物加水进行洗涤，至液体呈中性，再次抽滤；
14.s5.将所述s4中的剩余物质进行加热烘干，获得水热碳复合物粉体。
15.优选的，所述s1步骤中金属盐类分别为feso4
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7h2o，coso4
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7h2o和 mnso4
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h2o。
16.优选的，所述s1步骤中葡萄糖、无水间苯三酚、金属硫酸盐和乙酸按照摩尔比10:2.5:1:350的比例均匀混合，配置成水溶液。
17.优选的，所述s2步骤中的水热时间为12至15小时之间，水热温度控制在190摄氏度至200摄氏度之间。
18.优选的，所述s4步骤中应进行多次洗涤并抽滤，至溶液呈中性。
19.优选的，所述s5步骤中烘干时应进行低温烘干，使其受热均匀。
20.工作原理：该高稳定性的oer电化学活性催化剂选用金属氢氧化物与水热碳相结合，可以充分发挥水热碳的表面吸附作用，未经过高温处理和活化作用的水热碳表面含有大量的含氧官能团，也便于进一步修饰，也可以通过将碳与氮等电负性更强的原子掺杂，在相邻的碳原子(c+)上产生一个净正电荷，形成π-π离域，优化ooh根的热活性势垒，促进氧的吸附和电荷转移，从而增强oer活性，通过加入间苯三酚来提高水热碳微球的产率，并以期在最终产物的表面形成更多的含氧官能团，促进oer过程中的氧原子的吸附，同时加乙酸增加最终合成制备的水热碳材料的比表面积，因为乙酸是构建高孔隙度层次化多孔结构的决定性添加剂，最终制备出来的粉体材料产率也很高，更加有利于后面的大规模商业化生产。
21.(三)有益效果
22.本发明提供了一种高稳定性的oer电化学活性催化剂。具备以下有益效果：
23.1、与现有催化剂相比，该催化剂最终水热过程结束以后，葡萄糖经过一系列的复杂反应，最终转化为水热碳微球复合材料，水热碳微球大多呈团聚状，最终水热碳微球的粒径大小为2μm左右，并且通过水热方法处理的葡萄糖来制备生成的水热碳晶型未被破坏，碳材料也已经部分石墨化。
24.2、与现有催化剂相比，该催化剂最终的oer性能也表现良好，10ma
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cm-2 的电流密度下，最佳样的过电势为321mv，塔菲尔斜率为72.1mv
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dec-1，电荷转移电阻仅为0.509ω，稳定性可以保持8个小时以上。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.实施例一：
27.本发明实施例提供一种高稳定性的oer电化学活性催化剂，包括以下步骤：分别称取10mmol的葡萄糖和2.5mmol的无水间苯三酚置于四个不同的烧杯中，再分别加入5ml、10ml、20ml、30ml的乙酸，配置成60ml的水溶液，搅拌30min，然后转移到水热釜中，水热12h，温度设置在200℃，反应结束后将样品抽滤、洗涤并干燥，最终制得的四个样品分别命名为
c-htc@hac5， c-htc@hac10，c-htc@hac20和c-htc@hac30，取60mg的水热碳粉体，按照活性物质:乙炔黑:pvdf＝8:1:1的质量比再称取乙炔黑和pvdf，转移到玛瑙研钵中，研磨10min，再加入1-2ml的1-甲基-2-吡咯烷酮，再继续研磨20min 以上，用塑料滴管涂覆在处理好的泡沫镍片上，涂覆的面积控制在1cm2左右，将涂覆好的泡沫镍片置于80℃的烘箱中干燥8h以上，然后在10mpa下压制成片即可得到复合电极材料。
28.实施例二：
29.本发明实施例提供一种高稳定性的oer电化学活性催化剂，包括以下步骤：分别称取10mmol的葡萄糖和2.5mmol的无水间苯三酚置于四个不同的烧杯中，1、2、3号烧杯中分别加入feso4
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7h2o，coso4
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7h2o和mnso4
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h2o，摩尔量均控制在0.25mmol，然后四个烧杯中分别加入20ml乙酸，配成60ml 水溶液，搅拌0.5h后在200℃下水热12h，反应完成后将样品抽滤、洗涤和干燥，得到水热碳粉体，最终所得的三组样品分别命名为c-htc@fe，c-htc@co 和c-htc@mn，称取60mg的水热碳粉体，按照活性物质:乙炔黑:pvdf＝8:1:1 的质量比再称取乙炔黑和pvdf，转移到玛瑙研钵中，研磨10min，再加入1-2 ml的1-甲基-2-吡咯烷酮，再继续研磨20min以上，用塑料滴管涂覆在处理好的泡沫镍片上，涂覆的面积控制在1cm2左右，将涂覆好的泡沫镍片置于 80℃的烘箱中干燥8h以上，然后在10mpa下压制成片即可得到复合电极材料。
30.实施例三：
31.本发明实施例提供一种高稳定性的oer电化学活性催化剂，包括以下步骤：分别称取10mmol的葡萄糖和2.5mmol的无水间苯三酚置于四个不同的烧杯中，再分别加入0.25mmol、0.5mmol、0.75mmol和1mmol的feso4
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7h2o，再加入20ml乙酸，配成60ml水溶液，搅拌半小时后水热12h，温度控制在200℃，反应结束后对产物进行抽滤、洗涤和干燥，获得水热碳粉体，最终的样品分别命名为c-htc@fe1，c-htc@fe2，c-htc@fe3和c-htc@fe4，称取 60mg的水热碳粉体，按照活性物质:乙炔黑:pvdf＝8:1:1的质量比再称取乙炔黑和pvdf，转移到玛瑙研钵中，研磨10min，再加入1-2ml的1-甲基-2-吡咯烷酮，再继续研磨20min以上，用塑料滴管涂覆在处理好的泡沫镍片上，涂覆的面积控制在1cm2左右，将涂覆好的泡沫镍片置于80℃的烘箱中干燥 8h以上，然后在10mpa下压制成片即可得到复合电极材料，对比实验数据可以发现，提高金属铁盐的加入量为5mmol对oer催化性能的提高最为明显，过电势为321mv，塔菲尔斜率为72.1mv
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dec-1。
32.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
技术特征：1.一种高稳定性的oer电化学活性催化剂，其特征在于：包括以下步骤：s1.取一定量的葡萄糖和无水间苯三酚，再加入一定量的金属盐，之后加入一定量乙酸，配成水溶液；s2.将所述s1中的溶液搅拌均匀后在合适温度下水热一段时间；s3.将所述s2中反应结束后将产物转移至过滤瓶，下端接真空管进行抽滤；s4.将所述s3中抽滤完成的剩余物加水进行洗涤，至液体呈中性，再次抽滤；s5.将所述s4中的剩余物质进行加热烘干，获得水热碳复合物粉体。2.根据权利要求1所述的一种高稳定性的oer电化学活性催化剂，其特征在于：所述s1步骤中金属盐类分别为feso4
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7h2o，coso4
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7h2o和mnso4
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h2o。3.根据权利要求1所述的一种高稳定性的oer电化学活性催化剂，其特征在于：所述s1步骤中葡萄糖、无水间苯三酚、金属硫酸盐和乙酸按照摩尔比10:2.5:1:350的比例均匀混合，配置成水溶液。4.根据权利要求1所述的一种高稳定性的oer电化学活性催化剂，其特征在于：所述s2步骤中的水热时间为12至15小时之间，水热温度控制在190摄氏度至200摄氏度之间。5.根据权利要求1所述的一种高稳定性的oer电化学活性催化剂，其特征在于：所述s4步骤中应进行多次洗涤并抽滤，至溶液呈中性。6.根据权利要求1所述的一种高稳定性的oer电化学活性催化剂，其特征在于：所述s5步骤中烘干时应进行低温烘干，使其受热均匀。
技术总结本发明提供一种高稳定性的OER电化学活性催化剂，涉及催化剂领域。该高稳定性的OER电化学活性催化剂，包括以下步骤：S1.取一定量的葡萄糖和无水间苯三酚，再加入一定量的金属盐，之后加入一定量乙酸，配成水溶液；S2.将所述S1中的溶液搅拌均匀后在合适温度下水热一段时间；S3.将所述S2中反应结束后将产物转移至过滤瓶，下端接真空管进行抽滤；S4.将所述S3中抽滤完成的剩余物加水进行洗涤，至液体呈中性，再次抽滤；S5.将所述S4中的剩余物质进行加热烘干，获得水热碳复合物粉体。该高稳定性的OER电化学活性催化剂具有产能高效、成本低廉、稳定性良好的优点。定性良好的优点。
技术研发人员：陈彦霖
受保护的技术使用者：江西八六三实业有限公司
技术研发日：2022.04.28
技术公布日：2022/11/1
