[发明专利]一种镧系金属掺杂钴酸镧型纳米管材料及其制备方法、以及电解水制氢的方法

权利要求书

1.一种镧系金属掺杂钴酸镧型纳米管材料，所述镧系金属掺杂钴酸镧具有式(Ⅰ)所示结构：

(La_1-xA_x)CoO₃ (Ⅰ)；

其中，

镧系金属掺杂元素A为Pr、Nd、Sm和Gd中的一种或几种；

0＜x≤0.5；

所述纳米管材料的管壁由镧系金属掺杂钴酸镧纳米颗粒搭接组成；

所述纳米管材料的外径为80～300nm，内径为30～200nm；

所述纳米颗粒的粒度为5～20nm。

2.根据权利要求1所述的纳米管材料，其特征在于，所述纳米管材料的比表面积为35～50m²/g。

3.一种权利要求1～2中任一项所述的镧系金属掺杂钴酸镧型纳米管材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)将碲纳米线、碳源化合物和水混合，进行热处理，得到碳纳米纤维分散液；

b)将所述碳纳米纤维分散液与镧盐、钴盐、掺杂元素金属盐和尿素混合后，进行水热反应，得到金属前驱体包覆的碳纳米纤维；

c)对所述金属前驱体包覆的碳纳米纤维进行热处理，得到镧系金属掺杂钴酸镧型纳米管材料；所述镧系金属掺杂钴酸镧具有式(Ⅰ)所示结构：

(La_1-xA_x)CoO₃ (Ⅰ)；

其中，

镧系金属掺杂元素A为Ce、Pr、Nd、Sm和Gd中的一种或几种；

0＜x≤0.5。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碲纳米线通过以下方法制得：

S1、将碲源化合物、表面活性剂、还原剂、碱性pH调节剂和水混合进行水热反应，得到碲纳米线分散液；

S2、将所述碲纳米线分散液与有机溶剂混合后，进行固液分离，得到碲纳米线。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中：

所述碲纳米线与碳源化合物的摩尔比为(0.06～0.14)∶(6～14)；

所述碳源化合物选自葡萄糖、果糖和蔗糖中的一种或几种；

所述碲纳米线在水中的浓度为2.0～4.8mmol/L；

所述热处理的温度为150～200℃，时间为3～12h；

所述步骤c)中：

所述热处理的温度为600～700℃，时间为1～4h。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中：

所述镧盐为硝酸镧和/或氯化镧；

所述钴盐为硝酸钴、氯化钴和乙酸钴中的一种或几种；

所述掺杂元素金属盐为硝酸盐；

所述镧盐与掺杂元素金属盐的总摩尔量与钴盐的摩尔比为(0.5～1.25)∶(0.8～2)；

所述钴盐与尿素的摩尔比为(0.8～2)∶(6～16)；

所述钴盐在所述碳纳米纤维分散液中的浓度为26～66mmol/L；

所述水热反应的温度为100～160℃，时间为2～8h。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碲源化合物为亚碲酸钠；

所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮；

所述还原剂为水合肼；

所述碱性pH调节剂为氨水。

8.一种电解水制氢的方法，其特征在于，电解体系中阳极上负载的析氧催化剂为权利要求1～2中任一项所述的镧系金属掺杂钴酸镧型纳米管材料或权利要求3～7中任一项所述的制备方法制得的镧系金属掺杂钴酸镧型纳米管材料。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电解体系中的电解液为中性电解液或碱性电解液。