本技术涉及一种创新的金属碳基复合催化剂及其制备方法和应用领域。该催化剂通过混合P123 2g与不同摩尔比的乙酰丙酮钴、乙酰丙酮铁和乙酰丙酮镍制备而成。
背景技术
氢能具有高能量密度和环境友好性,被广泛认为是实现能源升级的一种有前景的能源载体。在各种制氢技术中,电催化水分解因其零污染、产品纯度高、操作简便等多重优势而脱颖而出。一般来说,水的裂解涉及两个半反应:阳极析氧反应(OER)和阴极析氢反应(HER)。与HER相比,OER由于其多质子耦合电子转移过程缓慢,具有更高的能量需求和热力学障碍。虽然贵金属基电催化剂(如RuO2
和IrO2
)在OER方面表现出了令人印象深刻的活性,但它们的广泛应用受到其稀缺性和耐久性而收到阻碍。因此,迫切需要构建地球资源丰富的过渡金属基电催化剂来代替贵金属基电催化剂,从而向大规模的水裂解制氢迈进一步。
迄今为止,人们致力于开发性能优异、价格低廉的非贵金属OER催化剂,如Cr, Co,Fe等化合物被认为是提高析氧反应活性高价值的候选物质。而在非贵金属催化剂中,Fe、Co、Ni基催化剂以其丰富的世界储量而备受关注。近几年,结合两种或多种催化材料来构建异质结构,成为了一种提高催化剂活性的有效策略。复合结构的形成不仅可以有效促进界面电子传输,调节反应种类的吸附自由能,还能够通过改变该结构的组成和晶相产生新的界面结构,实现高效的析氧催化功能。此外,通过元素掺杂制备多组分过渡金属(如 Co、Ni和 Fe)的硫化物、磷化物、碳化物等也是一种很好的工程策略,通过控制和设计缺陷工程以调节活性中心,取得了巨大的成功,显示出很好的电催化活性,从而改善了 OER 的析氧活性。
实现思路