[发明专利]水分解催化剂用AB2

说明书

本发明提供了一种水分解催化剂用AB₂型金属间化合物、合成方法及其应用，其步骤为：（1）于手套箱中，按比例称量A、B两种金属粉末或块材；（2）如果A、B为粉末，则将粉末混合均匀后倒入磨具内，压片，如果A、B为块材，则将两块块材叠放在一起，如果A、B其中一种为粉末，另一种为块材，则将粉末倒入磨具内，压片，将所得压片与所述块材叠放在一起；（3）采用氩弧焊技术使步骤（2）所得样品完全熔融，待冷却后取出。以该催化剂作为工作电极，在碱性或酸性条件下电催化分解水产氢产氧。该催化剂合成过程简单，具有较多的表面活性位点，并在电催化水分解反应中具有优越的性能，适合应用于电催化水分解领域。

技术领域

本发明涉及一种高性能水分解催化剂用AB₂（A=RE、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta，B=Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Re、Os、Ir）型金属间化合物、合成方法以及应用，属于电催化技术领域。

背景技术

自从消耗化石燃料带来了严重的环境污染以及人类能源短缺以来，寻找可持续清洁能源和能源转换技术从未停止。电催化水分解因为低成本、零排放的优点而受到广泛关注。经过深入的研究，金属对水分解反应有着很强的催化效应。其中，贵金属Pt被称为零电位催化剂，并且在现实中铂金和铂基催化剂被运用于商业化，贵金属（Ru、Os、Ir）基催化水分解领域同样起着举足轻重的作用。但是由于贵金属材料储量少、成本高，严重限制了其在电化学水分解上的大规模工业化应用。

随着研究的进一步的发展，廉价的过渡金属（Cr、Mn、Fe、Co、Ni）也成为了水分解行业的新宠儿，由于其价格低廉，储量丰富，成为新兴催化剂的良好载体。但寻找一种合成简单、稳定高效的电化学分解水催化剂仍然是研究的重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效水分解催化剂AB₂型金属间化合物及其合成方法。

上述AB₂型金属间化合物分解水电催化剂及其合成方法，其中，A=RE（稀土元素）、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta中任意一种，B=Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Re、Os、Ir中任意一种，包括以下步骤：

（1）于手套箱中，按物质的量1:2的比例精确称量A、B两种金属粉末或块材；

（2）如果A、B为粉末，则将粉末混合均匀后倒入磨具内，压片，如果A、B为块材，则将两块块材叠放在一起，如果A、B其中一个为粉末，另一为块材，则将粉末倒入磨具内，压片，将所得压片与块材叠放在一起；

（3）氩气环境下，采用氩弧焊技术使步骤（2）所得样品完全熔融，待冷却后取出。

较佳的，氩弧焊电流为30~60 A，熔点过高的金属可适当增大电流。

上述AB₂型金属间化合物在电催化分解水产氢产氧中的应用。

具体的，制备得到的AB₂型金属间化合物作为工作电极，以碳棒为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，采用三电极反应装置，在电场辅助下，于碱性或酸性条件下电催化分解水产氢产氧。

与现有技术相比，该AB₂型金属间化合物合成过程简单，具有较多的表面活性位点，并在电催化分解水产氢产氧过程中具有优越的性能，非常适合应用于电催化分解水领域。

附图说明

图1是实施例1、2中得到的HfRe₂及ZrRe₂的XRD谱图。

图2是实施例1、2在酸性条件下析氢时的线性扫描伏安图。

图3是实施例1、2在碱性条件下析氢时的线性扫描伏安图。

图4是实施例3中得到的PrNi₂的XRD谱图。

图5是实施例3在碱性条件下析氢时的线性扫描伏安图。