[发明专利]一种银纳米线和钴镍合金复合析氧催化材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种银纳米线和钴镍合金复合析氧催化材料及其制备方法，该复合析氧催化材料包括两部分：银纳米线和钴镍合金，其中，钴镍合金生长在银纳米线表面。其制备方法包括：以硝酸银作为银源，采用溶剂热法制备银纳米线；将银纳米线与六水氯化钴、六水氯化镍通过多元醇法进行反应，最后进行热处理得到银纳米线和钴镍合金复合析氧催化材料。该银纳米线和钴镍合金复合析氧催化材料可应用在电催化分解水领域。本发明制备的银纳米线和钴镍合金复合材料结构均匀、制备过程简单、具有优异的电催化析氧性能，适合工业化大规模生产。

技术领域

本发明属于析氧电催化领域，具体涉及一种银纳米线和钴镍合金复合析氧催化材料及其制备方法。

背景技术

来源于化石燃料的能源供应存在储量有限并且对环境有污染等问题。开发清洁、低成本、高效和可再生的能源是实现可持续发展的有效策略。其中，氢能以其持续、稳定、清洁和热值高等优势成为理想的能源载体。通过电催化水裂解产生H₂和O₂已被认为是大规模生产可再生能源的一种有效途径。电解水主要涉及两个半反应，即析氢和析氧，其中，析氧反应是一个四电子转移过程，动力学反应速率非常缓慢，因此需要开发高效稳定的析氧催化剂促进电解水过程。

目前，主要用作析氧电催化的材料是RuO₂和IrO₂贵金属氧化物，但其储量有限，价格高昂，这严重制约了其大规模应用。因此，开发廉价、高效、稳定性好的析氧电催化剂迫在眉睫。

本发明提出用过渡金属钴镍合金与银纳米线复合作为析氧催化材料。钴镍合金具有优异的电催化性能，在电催化领域得到广泛的关注，但是钴镍合金颗粒接触电阻数量较多，电流密度较低。而银纳米线具有优异的导电性，可有效促进界面电子转移，提高催化材料的电流密度。将钴镍合金生长在银纳米线表面，可有效降低接触电阻数量，在保证电催化活性的同时提高催化材料的电流密度。

发明内容

本发明的主要目的是为提供一种银纳米线和钴镍合金复合析氧催化材料及其制备方法，提高催化效率，提高电流密度，降低成本，提高稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种银纳米线和钴镍合金复合析氧催化材料，包括银纳米线和钴镍合金两部分，钴镍合金生长在银纳米线表面，构成一维复合材料，该材料的析氧半波电位能够达到1.52V。

所述银纳米线的质量为析氧催化材料的25～33％，钴镍合金的质量为析氧催化材料的67～75％。

所述银纳米线的直径为40～100nm，钴镍合金直径为20～80nm。

本发明还提供了银纳米线和钴镍合金复合析氧催化材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将聚乙烯吡咯烷酮、硝酸银、氯化铁溶解在乙二醇中，得到混合溶液；

2)将混合溶液转移至高压反应釜并放入烘箱，其温度逐渐升至120～150℃并保温6～10h，反应完成后，得到银纳米线；

3)将银纳米线经乙醇在离心机中洗涤数次，以去除多余的杂质；

4)在磁力搅拌下，将银纳米线分散在乙二醇中，加入六水氯化钴、六水氯化镍和氢氧化钠，得到混合物；

5)将混合物加热至150～200℃并回流3～8h；

6)将反应完成后的溶液用乙醇洗涤数次，以除去多余的杂质；

7)在40～80℃的干燥箱中干燥，得到松散的絮状物质；

8)将松散的絮状物质在氩气气氛下250～500℃热处理1～5h，升温速率为1～10℃/min，随后冷却至室温得到最终复合析氧催化材料。