[发明专利]一种过渡金属氧化物催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种过渡金属氧化物催化剂，其特征在于，所述的催化剂由载体和过渡金属氧化物组成，所述的过渡金属氧化物以纳米颗粒的形式负载在载体的表面；

所述的过渡金属氧化物在载体上的负载量为20-30 mg·cm^-2；

该过渡金属氧化物催化剂通过如下步骤制备：

S1：向球磨罐中加入过渡金属氧化物粉末，密封后抽真空，经球磨得到纳米尺寸的过渡金属氧化物粉末；

S2：将步骤S1得到的纳米尺寸的过渡金属氧化物粉末与乙炔黑粉末混合，并依次加入水、无水乙醇和Nafion溶液，超声得到催化剂浆料；

S3：将步骤S2得到的催化剂浆料滴载至载体上，烘干得到所述的过渡金属氧化物催化剂；

所述的过渡金属氧化物催化剂为Co₃O₄催化剂、NiO/CoO催化剂、NiO/MnO₂催化剂或NiO/Fe₂O₃催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种过渡金属氧化物催化剂，其特征在于，所述的载体为碳布。

3.根据权利要求2所述的一种过渡金属氧化物催化剂，其特征在于，所述的载体为经过稀硝酸清洗的碳布。

4.一种如权利要求1-3任一所述的过渡金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：向球磨罐中加入过渡金属氧化物粉末，密封后抽真空，经球磨得到纳米尺寸的过渡金属氧化物粉末；

S2：将步骤S1得到的纳米尺寸的过渡金属氧化物粉末与乙炔黑粉末混合，并依次加入水、无水乙醇和Nafion溶液，超声得到催化剂浆料；

S3：将步骤S2得到的催化剂浆料滴载至载体上，烘干得到所述的过渡金属氧化物催化剂。

5.根据权利要求4所述的一种过渡金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的球磨罐和球磨所使用的磨球的材质为氧化锆；磨球与粉末的质量比为25-35:1；所述的球磨的转速为300-450 rpm；所述的球磨的时间为24-72小时。

6.根据权利要求4所述的一种过渡金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的球磨还加入过程控制剂，所述的过程控制剂为硬脂酸、甲醇、无水乙醇或水，加入量为110-140 μL/g过渡金属氧化物粉末。

7.根据权利要求4所述的一种过渡金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中包括如下一项或多项：

（i）过渡金属氧化物粉末与乙炔黑粉末的质量比为4-6:1；

（ii）所述的加入水、无水乙醇和Nafion溶液为加入体积比为0-475:475-950:50的水、无水乙醇和5 wt.% Nafion溶液；

（iii）所述的超声为在40kHz的频率下超声1-3小时。

8.根据权利要求4所述的一种过渡金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述烘干为采用红外灯进行烘干，所述的采用红外灯进行烘干为在波长为0.6-2.8μm范围内的红外灯下进行干燥5-10min。

9.一种如权利要求1-3任一所述的过渡金属氧化物催化剂的应用，其特征在于，将所述的过渡金属氧化物催化剂作为电解水阳极材料的应用。