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一种富含氧空位的一氧化钴/铁酸钴纳米片阵列结构催化剂及其制备与应用

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2024-07-26 09:01:03

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 徐景新 | 2024-07-26 09:01:03

一种富含氧空位的CoO/CoFe2O4纳米片阵列结构催化剂,按如下方法制备得到:将钴盐与铁盐的混合溶液与有机配体溶液混合,加入预处理后的泡沫镍基底,于100~140℃下水热反应1~6h,之后取出泡沫镍,经洗涤干燥后即在泡沫镍基底上得到前驱体材料;将所得负载有前驱体材料的泡沫镍放入管式炉中,同时放入还原剂硼氢化钠粉末,在惰性气体保护下升温至250~450℃煅烧***~***,得到CoO/CoFe2O4纳米片阵列结构催化剂;本发明制备方法操作简单,重现性好,成本低廉且环境友好,将所制备的CoO/CoFe2O4催化剂材料用于析氧反应,在碱性溶液表现出较低的过电位,具有广阔的应用前景。

本发明提供了一种富含氧空位的CoO/CoFe2O4纳米片阵列结构催化剂及其制备方法,并将其应用于电催化析氧反应中。本发明以钴铁双金属骨架化合物为前驱体,在含还原剂的惰性气体氛围中以煅烧的方式引入氧空位,制备富含氧空位的CoO/CoFe2O4纳米片阵列结构电催化剂材料。氧空位的引入有效调控金属氧化物材料的电子结构和载流子浓度,提高本征电导率和氧化还原反应的多样性。同时,得益于双金属的协同效应,进一步优化了电催化活性。本发明的制备方法具有工艺简单、耗时短、成本低廉等优点。采用该类材料作为析氧反应电极,在碱性体系中表现出了优异的析氧催化性能和催化稳定性,有望成为一种新的电催化剂材料。

该催化剂在催化领域具有广泛的应用前景,可以用于多种催化反应。例如:

光催化:该催化剂可以用于光催化分解水制氢和二氧化碳还原反应。

电催化:该催化剂可以用于电催化析氢、析氧、二氧化碳还原和氮气还原反应。

合成气转化:该催化剂可以用于合成气(CO+H2)转化为甲醇、乙醇、丙醇和其他醇类化合物的催化反应。

烃类催化氧化:该催化剂可以用于烃类化合物的催化氧化反应,例如甲烷、乙烷、丙烷等。

这种催化剂的优点是具有高活性、高选择性和长寿命,因此可以用于许多有意义的催化反应。同时,由于其独特的纳米片阵列结构,可以有效地提高催化剂的比表面积和孔隙率,从而提高催化反应的效率。

浙江工业大学是东部沿海地区第一所省部共建高校、首批国家“高等学校创新能力提升计划”(2011计划)协同创新中心牵头高校和浙江省首批重点建设高校,坐落于中国历史文化名城、风景旅游胜地杭州。学校坚持立德树人根本任务,以拔尖创新人才为引领、高级应用型人才为主体、复合型人才为特色,大力培养德智体美劳全面发展,富有家国情怀、国际视野、创新精神和实践能力的行业精英和领军人才。

与现有技术比较,本发明的有益效果在于:

本发明采用溶剂热法直接在泡沫镍基底上原位生长由纳米片组成的多孔网络结构的CoFe双金属有机骨架材料前驱体,调控了材料的微观结构和形貌,有利于增大比表面积和孔隙率;之后采用硼氢化钠粉末为还原剂,在惰性气体保护下以煅烧的方法引入氧空位,增加了氧化还原反应的多样性,有效调控电子结构,提高本征电导率,进而使得材料的析氧性能得到大幅提升。

本发明制备方法具有操作简单,重现性好,成本低廉且环境友好的优点。将所制备的CoO/CoFe2O4催化剂材料用于析氧反应,在碱性溶液表现出较低的过电位,具有较为广阔的应用前景。

技术转让,许可,合作所需资金需双方协商,此项技术想尽快落地,希望具备此项技术研发的技术方,能够尽快承接此项目。