[发明专利]一种快速制备大量花状钴基双金属氢氧化物的方法

说明书

本发明开了一种快速制备大量花状钴基双金属氢氧化物的方法，该方法将六水合硝酸钴的甲醇分散液与2‑甲基咪唑的甲醇分散液混合均匀，使所得混合液中六水合硝酸钴的浓度为75～105mmol/L、2‑甲基咪唑的浓度为30～125mmol/L，且六水合硝酸钴与2‑甲基咪唑的摩尔比为1:0.3～1.2，在0～50℃下超声20～40分钟，制备出形貌规整、单分散的花状钴基双金属氢氧化物(Co‑LDH)。本发明方法合成的Co‑LDH具有非常优异的OER性能，其η₁₀＝309mV，在取代贵金属催化电解水方面有非常优异的优势。

技术领域

本发明属于电催化技术领域，具体涉及一种快速制备大量花状钴基双金属氢氧化物(Co-LDH)的方法。

背景技术

氢能是一种理想的清洁能源，具有其它新能源无可比拟的巨大优势和广阔前景。尽管地球上的氢资源十分丰富，但是主要都是以水(H₂O)的方式存在，单独以氢气分子(H₂)存在的量非常少。因此，生产氢气是大规模使用氢能源的首要环节。目前，在碱性电解池中的制氢技术最为成熟，已经开始在工业上用于制备高纯氢了。而面对碱性制氢工业中存在能耗较高的问题，发展高效的稳定的廉价的碱性析氢(HER)析氧(OER)电催化剂是目前的重中之重。

电解水是一种将电能转化为化学能的有效手段。电解水在阳极发生水氧化反应(OER)生成氧气，在阴极发生还原反应产生氢气(HER)。其中OER反应的过程需要转移4e-，是一个动力学很缓慢的过程，需要施加很高的过电压(overpotential)才能驱动反应的发生。在OER反应中，催化剂引入有助于降低过电位，从而提高能源的转化效率。耐用、高效、低成本、环保型析氧反应电催化剂是可再生能源技术商业化应用的重要前提之一。Co基材料被认为在替代贵金属基催化剂中具有良好前景，目前已有制备钴基OER催化剂的方法较为繁琐，或者需要使用反应釜在高温高压下长时间反应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种快速制备大量花状钴基双金属氢氧化物的方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：将六水合硝酸钴的甲醇分散液与2-甲基咪唑的甲醇分散液混合均匀，所得混合液中六水合硝酸钴的浓度为75～105mmol/L、2-甲基咪唑的浓度为30～125mmol/L，且六水合硝酸钴与2-甲基咪唑的摩尔比为1:0.3～1.2，在0～50℃下超声20～40分钟，得到花状钴基双金属氢氧化物。

上述制备方法中，优选所得混合液中六水合硝酸钴的浓度为85～95mmol/L，2-甲基咪唑的浓度为60～80mmol/L，六水合硝酸钴与2-甲基咪唑的摩尔比为1:0.6～1.0。

上述制备方法中，进一步优选在常温～40℃下超声30分钟。

上述制备方法中，优选所述超声的功率为600～1000W、频率为30～50KHz。

本发明的有益效果如下：

本发明不需要添加任何其他物质，只需将六水合硝酸钴和2-甲基咪唑的甲醇溶液混合在一起，通过调整六水合硝酸钴和2-甲基咪唑的浓度、摩尔比，采用温和的超声条件即可快速制备出花状钴基双金属氢氧化物(Co-LDH)。本发明操作简单，条件温和，制备时间短，产物Co-LDH形貌规整，分散性好，产率高，适用范围广泛，且产物对比商业化的Ir-C或者RuO₂都具有非常优异的OER效果。

附图说明

图1是实施例1中得到的花状Co-LDH的FESEM图。

图2是实施例1中得到的花状Co-LDH的FETEM图。

图3是实施例1中得到的花状Co-LDH的AFM图。

图4是实施例1中得到的花状Co-LDH的能谱图。

图5是实施例1中得到的花状Co-LDH的XRD图。