[发明专利]一种铁钴镍铜基高熵合金电解水催化材料及其制备方法

权利要求书

1.一种电解水催化材料，所述电解水催化材料由反应活性物和载体组成，所述反应活性物为铁钴镍铜基合金纳米颗粒，铁钴镍铜基合金纳米颗粒由铁、钴、镍、铜四种元素和X元素构成，所述X元素为锡、锰、钒中一种或多种元素；所述载体为静电纺丝法制备的碳纳米纤维材料；

其中，所述静电纺丝法包括以下步骤：

(1)制备含有铁、钴、镍、铜四种元素和锡、锰、钒中一种或多种元素的纳米纤维膜：取元素铁、钴、镍、铜的前驱体，锡、锰、钒中一种或多种元素的前驱体，以及高分子材料一同加入超细碳纤维前驱体溶液中，搅拌均匀，然后采用静电纺丝法对该混合溶液进行纺丝，得到含有铁、钴、镍、铜四种元素和锡、锰、钒中一种或多种元素的纳米纤维膜；

(2)制备碳纳米纤维负载铁钴镍铜基高熵合金纳米颗粒的电催化材料：将步骤(1)中制备好的纳米纤维膜进行煅烧，先以10～30℃/min的升温速率升温到230℃～280℃，在空气氛围下保温1～3小时进行预氧化；保温结束后，在惰性气体氛围下，以10～30℃/min的速度升温至800～1200℃，保温1～3小时进行碳化；保温结束后在惰性气体的保护降至常温，即制备得到碳纳米纤维负载铁钴镍铜基高熵合金纳米颗粒催化材料；

其中，步骤(1)中所述的高分子材料为双氰胺，所述载体上反应活性物的负载量为2-30wt％；所述铁钴镍铜基合金纳米颗粒中，铁元素、钴元素、镍元素、铜元素、X元素的含量均为5-35wt％，铁元素、钴元素、镍元素、铜元素、X元素的摩尔比为(1～2)：(1～4)：(1～4)：(1～4)：(1～4)。

2.权利要求1所述的电解水催化材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)制备含有铁、钴、镍、铜四种元素和锡、锰、钒中一种或多种元素的纳米纤维膜：取元素铁、钴、镍、铜的前驱体，锡、锰、钒中一种或多种元素的前驱体，以及高分子材料一同加入超细碳纤维前驱体溶液中，搅拌均匀，然后采用静电纺丝法对该混合溶液进行纺丝，得到含有铁、钴、镍、铜四种元素和锡、锰、钒中一种或多种元素的纳米纤维膜；

(2)制备碳纳米纤维负载铁钴镍铜基高熵合金纳米颗粒的电催化材料：将步骤(1)中制备好的纳米纤维膜进行煅烧，先以10～30℃/min的升温速率升温到230℃～280℃，在空气氛围下保温1～3小时进行预氧化；保温结束后，在惰性气体氛围下，以10～30℃/min的速度升温至800～1200℃，保温1～3小时进行碳化；保温结束后在惰性气体的保护降至常温，即制备得到碳纳米纤维负载铁钴镍铜基高熵合金纳米颗粒催化材料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述元素铁的前驱体为氯化铁、乙酸铁、硝酸铁、乙酰丙酮铁中的一种或几种；元素钴的前驱体为氯化钴、乙酸钴、硝酸钴、乙酰丙酮钴中的一种或几种；元素镍的前驱体为氯化镍、乙酸镍、硝酸镍、乙酰丙酮镍中的一种或几种；元素铜的前驱体为氯化铜、乙酸铜、硝酸铜、乙酰丙酮铜中的一种或几种；元素锡的前驱体为氯化锡、四乙酸锡中的一种或两种；元素锰的前驱体为氯化锰、乙酸锰中的一种或几种；元素钒的前驱体为氯化钒、乙酰丙酮钒、乙酰丙酮氧钒中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的高分子材料为双氰胺。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述静电纺丝的条件为：控制纺丝电压为10-30kV，接收装置到针头的距离为15-30cm，溶液流速为0.05-0.30mL/min。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述升温速率为20℃/min。

7.一种电解水制氢的方法，其特征在于，利用了权利要求1中所述的电解水催化材料。