[发明专利]六方晶系结构氧化物在析氧反应中的用途

说明书

本发明涉及六方晶系结构氧化物在析氧反应中的用途，六方晶系结构氧化物结构通式为Asubgt;8/subgt;Bsubgt;4/subgt;Osubgt;15/subgt;，其中A位阳离子为稀土金属离子或碱土金属离子的一种或者几种，B为过渡金属离子的一种或几种。本发明的析氧反应电催化剂在碱性溶液中具有优异的氧析出（OER）催化性能和长期稳定性，活性和稳定性都优于商业化的贵金属氧化物RuOsubgt;2/subgt;催化剂。本发明中的这种催化剂制备方法操作简单，易于大规模生产，可广泛应用于电解水、金属‑空气电池以及其他涉及到氧析出反应的能源存储与转换技术，具有较高的实用价值。

技术领域

本发明属于电化学催化剂领域，具体涉及六方晶系结构氧化物在析氧反应中的用途，具有高氧析出（OER）活性，可用于电解水、金属-空气电池以及其他涉及到氧析出反应的能源存储与转换技术的电催化剂。

背景技术

当今世界，能源问题是人类社会发展的关键问题。随着化石能源的过渡使用，全球变暖、温室效应、空气污染等环境和污染问题变得日益严峻。为了实现人类的可持续发展，开发和利用经济、高效、洁净的新能源是21世纪世界能源科技的主题。目前，太阳能、风能和潮汐能等可再生能源备受世界关注，然而这些新能源发电属于不可控电源，存在间歇性和不稳定性等缺点。发展先进的电化学能源存储与转换技术，如燃料电池、金属-空气电池、电解水等，是解决问题的根本途径。其中，在电化学水解制氢领域中，阳极上的析氧反应(OER) 比阴极上的析氢反应要困难很多。为了提高电解水的电化学效率，寻找性能优越的阳极析氧催化剂以尽可能地减小阳极析氧反应的过电位，是电解水研究的难点，也是热点问题。贵金属Ru或Ir及其氧化物对于氧析出反应的催化活性很高。但这些贵金属催化剂由于过高的成本、较低的储量及稳定性问题，都限制了它们的大规模的应用。

因此，开发一种高效稳定、成本低廉、制备简单的可代替贵金属析氧催化剂尤为必要。在众多种类的非贵金属催化剂中，钙钛矿氧化物凭借成本低、资源丰富、结构和组分可调性强、环境友好等优点引起了广泛关注。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有析氧催化剂存在的价格昂贵、资源短缺、稳定性差等问题，提供了一种新结构的析氧电催化剂。该系列催化剂不仅具有优异的氧析出（OER）催化性能和长期稳定性，而且还具有成本低廉、环境友好、制备方法简单等优点。

本发明的第一个方面，提供了：

一种六方晶系结构氧化物，结构通式为A₈B₄O₁₅，其中A为稀土金属元素或碱土金属元素的一种或者几种，B为过渡金属元素的一种或几种。

在一个实施例中，A元素优选为Ba、Sr、La、Pr、Nd、Sm、Gd、Eu的一种或几种，B元素优选为Co、Fe、Mn、Ni的一种或几种。