[发明专利]一种纳米管结构的Co(OH)2及其制备方法和用途

说明书

本发明属于催化剂合成领域，具体公开一种纳米管结构的Co(OH)₂及其制备方法和用途。将钴源、氧化亚铜和SDS混合并溶于水与无水乙醇的等体积混合溶液中，超声分散后，再搅拌使其混合均匀，然后加入硫代硫酸钠溶液，继续搅拌，直至溶液颜色变为浅绿色，过滤，洗涤，真空干燥，即得Co(OH)₂。所述的Co(OH)₂作为催化剂的用途。本发明制备方法简单方便且对制备设备要求低，降低了实验过程的安全隐患；与商业RuO₂催化剂相比，本发明Co(OH)₂电催化水氧化的活性和稳定性明显优于RuO₂，且附着于FTO效果好，不脱落，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于催化剂合成领域，具体涉及一种纳米管结构的Co(OH)₂及其制备方法和用途。

背景技术

21世纪社会经济的飞速发展和人口的急剧增加对能源的需求已达到了前所未有的高度，能源问题已成为当今世界所要解决的首要问题。随着煤、石油、天然气等资源的日益枯竭，人们将面临严重的能源短缺。鉴于此，要想使人类社会得以可持续发展，开发可再生能源、环境友好型能源已势在必行。氢气以其生产成本低、热值高、无污染、可循环等优点，已被人们广泛重视。我们知道，水电解产生氢气和氧气，单从热力学的角度来讲，水裂解反应的发生比较容易，在298K时，标准电极电势为适中的1.23V，但考虑到超电势等影响，要想使水电解顺利发生，需要的标准电极电势接近2.0V，耗电量大，成本高。从动力学的角度看，水裂解反应的发生是非常困难的，因为该反应是由两个半反应组成，包括水氧化和氢气还原，其中水氧化反应被普遍认为是整个水裂解反应的瓶颈，因为水氧化包含了4个质子4个电子的转移和O-O键的形成过程。通过水分解获取清洁能源是解决能源问题的重要途径，水氧化是水裂解反应的决定步骤，在电化学分解中，找到能够满足Nernst电势(E)要求的电催化剂显得至关重要。

目前，公认的最有效最常用的水氧化电催化剂是Ru和Ir氧化物，但它们价格昂贵且可利用的稀少。要想利用水氧化电解水制备清洁能源，必须开发廉价非贵金属催化剂。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种纳米管结构的Co(OH)₂及其制备方法和用途。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种Co(OH)₂，其特别之处在于：为纳米管结构。

制备方法：将钴源、氧化亚铜和SDS混合并溶于水与无水乙醇的等体积混合溶液中，超声分散后，再搅拌使其混合均匀，然后加入硫代硫酸钠溶液，继续搅拌，直至溶液颜色变为浅绿色，过滤，洗涤，真空干燥，即得Co(OH)₂。

本发明方法为硬模板法，其中氧化亚铜为模板剂，可按现有技术合成或市购获得；硫代硫酸钠为协调腐蚀剂，用来腐蚀掉氧化亚铜模板。

较好地，以摩尔比计，钴源∶氧化亚铜∶SDS=1∶4~6∶60~80；水与无水乙醇的等体积混合溶液的用量为溶解当量；硫代硫酸钠溶液的用量为腐蚀当量。

较好地，所述钴源为氯化钴或硝酸钴。

较好地，硫代硫酸钠溶液的浓度为1~5mol/L。

所述的Co(OH)₂作为催化剂的用途。

优选Co(OH)₂作为水氧化的电催化剂。

本发明具有以下优点：

1. 制备方法简单方便且对制备设备要求低，降低了实验过程的安全隐患；钴源为常见的钴源，成本低；