[发明专利]用于纯水电解制臭氧的阳极催化剂、膜电极以及制备方法

权利要求书

1.一种用于纯水电解制臭氧的阳极催化剂的制备方法，所述阳极催化剂用于制备膜电极，其特征在于，包括：

步骤a:将含有金属元素的前驱体以不同的摩尔比加入碱性水溶液中，形成混合溶液，所述金属元素包括铱和掺杂金属，所述掺杂金属包括铌和钽中的至少一种；

步骤b：将混合溶液升温至反应温度，并恒温搅拌，得到碱性沉淀物溶液；

步骤c：将所述碱性沉淀物溶液与多孔纳米金属氧化物混合，形成混合物，所述多孔纳米金属氧化物包括多孔纳米MgO、多孔纳米Al₂O₃和多孔纳米ZnO中的至少一种；

步骤d：在空气氛围下，将步骤c得到的所述混合物进行煅烧，煅烧后产物冷却后，通过酸化处理将所述多孔纳米金属氧化物全部去除，获得多孔的膜电极阳极催化剂，所述阳极催化剂由氧化铱和掺杂金属氧化物组成。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应温度为60℃～70℃。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧温度为800～900℃，煅烧时间为1h～5h，使得掺杂金属与铱基结合，也有利于空位形成。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤a中，含铱元素的前驱体的摩尔百分比为30mol％～60mol％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤a中，含铱元素的前驱体包括IrCl₃和H₂IrCl₆中的至少一种；含掺杂金属的前驱体包括Ta₂O₅、TaCl₅、TaC、Nb₂O₅、NbCl₅以及NbC中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤a中，所述碱性水溶液的pH值范围为10-12。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤a中，所述碱性水溶液的浓度为0.02mol/L～0.03mol/L；所述碱性水溶液中的碱性溶剂包括KOH、NaOH以及NaHCO₃中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤c中，所述碱性沉淀物溶液内的碱性沉淀物与所述多孔纳米金属氧化物的摩尔比例为(1～3)：(3～1)。

9.一种用于纯水电解制臭氧的阳极催化剂，其特征在于，采用权利要求1至8中任一项权利要求所述的制备方法所制备而成。

10.根据权利要求9中所述的阳极催化剂，其特征在于，所述混合物内，铱元素所占摩尔百分比为30mol％～60mol％。

11.一种膜电极的制备方法，其特征在于，包括：

将权利要求9至10中任一项所述的阳极催化剂材料涂覆于转印薄膜表面；

将所述转印薄膜涂覆有阳极催化剂材料的一面朝向质子交换膜，与所述质子交换膜热压，使阳极催化剂转印于所述质子交换膜上。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，将所述催化剂材料涂覆于转印薄膜表面的方法包括：丝印、喷涂法、涂布法中的至少一种。

13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，将所述阳极催化剂材料涂覆于转印薄膜表面的方法包括：将阳极催化剂与一定重量的纯水、异丙醇以及全氟磺酸-聚四氟乙烯共聚物混合，配成浆料；将所述浆料装入喷涂装置中，以转印薄膜作为接收板，将所述浆料均匀喷涂于所述转印薄膜表面，并烘干。