[发明专利]镍基NiCo2

说明书

本发明公开了一种镍基NiCo₂O₄电催化剂及其在电催化甘油氧化中的应用。该电催化剂的制备方法包括：(1)将镍载体置于含有钴盐和沉淀剂的混合溶液中，采用溶剂热法或水热法使镍载体上生长NiCo(OH)_x催化剂前驱体；(2)将该生长有NiCo(OH)_x催化剂前驱体的镍载体置于焙烧气氛下进行焙烧，即得该镍基NiCo₂O₄电催化剂。该催化剂不仅电催化活性高(当将甘油氧化为甲酸时，获得的甲酸的法拉第效率可达98％，甲酸产率可达1300μmol·cm^‑2·h^‑1)、稳定性强；而且在100mA·cm^‑2的电流密度下持续电解240小时后，其电位几乎无衰减，使用寿命长；同时其制备方法步骤简便、成本低廉。

技术领域

本发明属于无机纳米催化材料技术领域，特别涉及一种镍基NiCo₂O₄电催化剂及其在电催化甘油氧化中的应用。

背景技术

在当前这种能源危机和环境危机的大背景之下，对清洁可再生的生物柴油产生的巨大市场需求，从而促进了生物柴油工业的快速发展，同时也导致了生物柴油生产的副产物甘油大量过剩，如何综合利用过剩的大量甘油，避免资源浪费，也成为了当前迫切需要解决的难题之一。

事实上，甘油作为一种重要的生物质平台化合物，通过氧化、加氢、脱水、醚化、酯化和低聚等方法来获得高附加值化学品。其中，甘油的氧化方法包括：生物发酵法、化学氧化法和电化学氧化法等等，甘油氧化后可获得如甘油酸、二羟基丙酮、甘油醛、乙醇酸和甲酸等高附加值化学品。

其中，电化学氧化法操作简便、消耗电能、反应条件温和、对环境无污染，可以很好地避免化学氧化法(氧化剂污染环境)和发酵法(效率低、产物分离困难)带来的很多缺陷，是一种可持续发展方式。此外，电化学氧化法还可以通过调控电极电势、电解质溶液、甘油浓度、催化剂的结构和组成来控制甘油的氧化产物，较高的产物选择性是重要的优势。但是，目前甘油电催化氧化所使用的催化剂主要是贵金属催化剂，如Au、Pt、Pd等，这些贵金属储量有限、价格昂贵，无法实现大规模的商业化使用。

为解决上述问题，公开号为CN112481656A的中国发明专利申请公开了一种具有高选择性电催化甘油氧化转化生产甲酸以及高效电解水产氢的双功能催化剂，该双功能催化剂的制备方法包括：(1)在导电三维衬底上电沉积 Ni/Ni(OH)₂纳米片，得到沉积Ni/Ni(OH)₂纳米片后的衬底；(2)将步骤(1)所述的沉积Ni/Ni(OH)₂纳米片后的衬底浸泡在乙酸钴溶液中，升温进行阳离子交换处理，取出，即得到所述的高选择性电催化甘油氧化转化产甲酸和高效电解水产氢的双功能催化剂。

上述的电催化剂在电催化甘油氧化后，获得的甲酸的法拉第效率达到 97.25％，但该电催化剂在100mA/cm²电流密度下能够对甘油进行持续电解的时间较短(约90h)，超过90h后，恒电流计时电位将逐渐衰减，使用寿命较短。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种镍基NiCo₂O₄电催化剂及其在电催化甘油氧化中的应用，该镍基NiCo₂O₄电催化剂不仅电催化活性高，而且使用寿命长。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种镍基NiCo₂O₄电催化剂，其制备方法包括以下步骤：

(1)将镍载体置于含有钴盐和沉淀剂的混合溶液中，采用溶剂热法或水热法使镍载体上生长NiCo(OH)_x催化剂前驱体；