專利名稱：電解水陽極催化劑Ir_xRu_1-xO₂/ATO的制備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電解水陽極催化劑IrxRUl_x02/AT0 (氧化錫銻)的制備方法，屬于應用電化學領域。
背景技術：
氫能，以其充滿活力的作為能量來源的能力，以其很少或不產生污染的能力，被認為是ー個最有前途的能源，在不久的未來社會中將起到至關重要的作用。目前世界范圍內大多數(shù)生產氫氣的方法是靠消耗化石燃料，這直接導致了ニ氧化碳的排放。無碳制氫的方法是使用電解水制氫技術，事實上，這也是最成熟的可再生制氫的生產方法。因此，電解水被視為氫能應用的一個關鍵技術。在生產實踐中，電解水制備氫氣是ー個高耗能的過程，其中主要的能量損失來自于水電解陽極反應過程中較高的過電位，因此如何降低陽極反應過程較高的過電位成為電 解水制氫技術的關鍵所在。降低陽極反應過電位的方法主要是使用具有較高催化活性的陽極催化劑。其中酸性介質中應用比較廣泛的陽極催化劑主要有IrO2和RuO2,它們在酸性介質中對于陽極反應具有較高的活性和穩(wěn)定性，并且抗腐蝕能力和抗中毒能力較強。但是IrO2和RuO2屬于貴金屬氧化物，其價格比較昂貴，導致其使用成本較高。降低水電解陽極反應的貴金屬氧化物催化劑用量能夠在很大程度上降低電解水制氫過程的成本。一個能有效降低其使用量同時保證獲得較好活性的方法是使用載體物質，將貴金屬氧化物擔載到載體物質上。在酸性介質中可以使用的載體物質要求具備較高的比表面積，良好的導電性和穩(wěn)定性，這樣才能保證貴金屬氧化物在載體表面得到良好的分散性和電子導通能力，同時使用壽命也能得到一定程度上的保證。將貴金屬氧化物催化劑擔載到載體上的方法多種多祥。比較常見的方法有熱分解法，亞當斯法，溶膠-凝膠法，多羥基法等。其中，熱分解法不能有效去除殘留在貴金屬氧化物晶格內的氯元素，這些殘留的氯元素會對貴金屬氧化物在長時間的苛刻條件下運行中大大降低其電化學陽極反應活性。亞當斯法，溶膠-凝膠法以及多羥基法的制備過程復雜，條件要求較多，同時需要外加各種添加劑去控制制備過程，這些使得載體貴金屬氧化物催化劑的制備エ序繁瑣。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供ー種電解水陽極催化劑IrxRUl_x02/AT0 (氧化錫銻)的制備方法。該制備方法具有簡潔高效的特點，所制得的產物電催化活性高，貴金屬催化劑用量少，降低了電解水的成本。本發(fā)明是通過以下技術方案加以實現(xiàn)的一種電解水陽極催化劑IrxRUl_x02/氧化錫銻的制備方法，IrxRUl_x02式中x為0-1，其特征在于包括以下步驟將載體材料氧化錫銻與催化劑前驅體(NH4)2IrCl6和(NH4)2RuCl6按照質量比為I: (0-1. 4) : ( I. 8-0)加入體積比為50%的異丙醇水溶劑中，機械攪拌均勻后于溫度80°C _85°C下回流30-40分鐘，將所得沉淀物用去離子水洗滌至其表面無殘余的Cl離子，然后于溫度80°C -85°C下干燥2-3小吋，最后在馬弗爐中以升溫速率為5-8°C /min升溫到300°C -500°C恒溫處理2-2. 5小時，得到電解水陽極催化劑IrxRUl_x02/AT0。本發(fā)明的優(yōu)點在于，在制備過程中對反應產物進行了充分的洗滌，避免了 Cl對貴金屬氧化物IrxRivxO2晶格的侵染，保證了在苛刻的使用條件下長時間運行過程中貴金屬氧化物IrxRUl_x02的電解水陽極穩(wěn)定的電催化性能，使用時間長；另外由于該催化劑采用了ATO做載體，不但提高了貴金屬氧化物IrxRivxO2的表面分散性能，而且能提高其良好的電子導電性能，并且增加其在酸性環(huán)境下的電催化活性和穩(wěn)定性；本催化劑制備方法簡單，對設備的要求低；催化劑材料的制備周期短；制備過程中不同的催化劑之間不分相。


圖I為本發(fā)明實施例4所制得的Ir02/AT0催化劑的電鏡圖片。
圖2為本發(fā)明實施例4所制得的Ir02/AT0催化劑的EDX譜圖。
具體實施例方式實施例I
稱取 90mg 的 ATO 納米粒子(99. 5%, 10% mo I Sb, Alfa Aesar(阿法埃莎))和 19. 64mg的(NH4)2IrCl6粉末(99. 994%, Al fa Aesar (阿法埃莎))，加入50mL異丙醇和50mL去離子水的混合溶劑中，將所述溶液在80°C下機械攪拌并回流30分鐘。將所得溶液離心分離，收集離心分離的沉淀物，毎次用50ml的去離子水洗滌3次后無殘留的Cl離子，對洗滌后的沉淀物繼續(xù)離心分離得到黒色固體沉淀物。將黑色固體沉淀物在80°C下干燥2小吋，然后將干燥后的黒色固體沉淀物加入到馬弗爐中，以升溫速率為5°C /min升溫至400°C下熱處理2小時后冷卻至室溫即得到IOOmg電解水陽極催化劑Ir02/AT0。實施例2
稱取 80mg 的 ATO 納米粒子(99. 5%，10% mo I Sb, Alfa Aesar(阿法埃莎))和 39. 34mg的(NH4) 2IrCl6粉末(99. 994%, Alfa Aesar (阿法埃莎))，加入50mL異丙醇和50mL去離子水的混合溶劑中，將所述溶液在85°C下機械攪拌并回流35分鐘。將所得溶液離心分離，收集離心分離的沉淀物，毎次用50ml的去離子水洗滌3次后無殘留的Cl離子，繼續(xù)離心分離得到黒色固體沉淀物。將黑色固體沉淀在85°C下干燥2. 5小吋，然后將干燥后的黒色固體沉淀物加入到馬弗爐中，以升溫速率為8V /min升溫至400°C下熱處理2. 5小時后冷卻至室溫即得到IOOmg電解水陽極催化劑Ir02/AT0。實施例3
稱取 70mg 的 ATO 納米粒子(99. 5%，10% mo I Sb, Alfa Aesar(阿法埃莎))和 59. Olmg的(NH4) 2IrCl6粉末(99. 994%, Alfa Aesar (阿法埃莎))，加入50mL異丙醇和50mL去離子水的混合溶劑中，將所述溶液在80°C下機械攪拌并回流40分鐘。將所得溶液離心分離，收集離心分離的沉淀物，毎次用50ml的去離子水洗滌3次后無殘留的Cl離子，繼續(xù)離心分離得到黒色固體沉淀物。將黑色固體沉淀在85°C下干燥2小吋，然后將干燥后的黒色固體沉淀物加入到馬弗爐中，以升溫速率為8°C /min升溫至400°C下熱處理2. 5小時后冷卻至室溫即得到IOOmg電解水陽極催化劑Ir02/AT0。實施例4
稱取 60mg 的 ATO 納米粒子(99. 5%, 10% mo I Sb, Alfa Aesar(阿法埃莎))和 78. 68mg的(NH4) 2IrCl6粉末(99. 994%, Alfa Aesar (阿法埃莎))，加入50mL異丙醇和50mL去離子水的混合溶劑中，將所述溶液在80°C下機械攪拌并回流30分鐘。將所得溶液離心分離，收集離心分離的沉淀物，毎次用50ml的去離子水洗滌3次后無殘留的Cl離子，繼續(xù)離心分離得到黒色固體沉淀物。將黑色固體沉淀在80°C下干燥3小吋，然后將干燥后的黒色固體沉淀物加入到馬弗爐中，以升溫速率為5°C /min升溫至400°C下熱處理2小時后冷卻至室溫即得到IOOmg電解水陽極催化劑Ir02/AT0。實施例5
稱取 60mg 的 ATO 納米粒子(99. 5%, 10% mo I Sb, Alfa Aesar(阿法埃莎))和 78. 68mg 的(NH4) 2IrCl6粉末(99. 994%, Alfa Aesar (阿法埃莎))，加入50mL異丙醇和50mL去離子水的混合溶劑中，將所述溶液在85°C下機械攪拌并回流35分鐘。將所得溶液離心分離，收集離心分離的沉淀物，毎次用50ml的去離子水洗滌3次后無殘留的Cl離子，繼續(xù)離心分離得到黒色固體沉淀物。將黑色固體沉淀在80°C下干燥2. 5小吋，然后將干燥后的黒色固體沉淀物加入到馬弗爐中，以升溫速率為8V /min升溫至400°C下熱處理2. 5小時后冷卻至室溫即得到IOOmg電解水陽極催化劑Ir02/AT0。實施例6
稱取 60mg 的 ATO 納米粒子(99. 5%, 10% mo I Sb, Alfa Aesar(阿法埃莎))和 78. 68mg的(NH4) 2IrCl6粉末(99. 994%, Alfa Aesar (阿法埃莎))，加入50mL異丙醇和50mL去離子水的混合溶劑中，將所述溶液在80°C下機械攪拌并回流40分鐘。將所得溶液離心分離，收集離心分離的沉淀物，毎次用50ml的去離子水洗滌3次后無殘留的Cl離子，繼續(xù)離心分離得到黒色固體沉淀物。將黑色固體沉淀在80°C下干燥3小吋，然后將干燥后的黒色固體沉淀物加入到馬弗爐中，以升溫速率為5°C /min升溫至350°C下熱處理2. 5小時后冷卻至室溫即得到IOOmg電解水陽極催化劑Ir02/AT0。實施例7
稱取 60mg 的 ATO 納米粒子(99. 5%, 10% mo I Sb, Alfa Aesar(阿法埃莎))和 78. 68mg的(NH4) 2IrCl6粉末(99. 994%, Alfa Aesar (阿法埃莎))，加入50mL異丙醇和50mL去離子水的混合溶劑中，將所述溶液在80°C下機械攪拌并回流30分鐘。將所得溶液離心分離，收集離心分離的沉淀物，毎次用50ml的去離子水洗滌3次后無殘留的Cl離子，繼續(xù)離心分離得到黒色固體沉淀物。將黑色固體沉淀在80°C下干燥2小吋，然后將干燥后的黒色固體沉淀物加入到馬弗爐中，以升溫速率為5°C /min升溫至450°C下熱處理2小時后冷卻至室溫即得到IOOmg電解水陽極催化劑Ir02/AT0。實施例8
稱取 60mg 的 ATO 納米粒子(99. 5%, 10% mo I Sb, Alfa Aesar(阿法埃莎))和 78. 68mg的(NH4) 2IrCl6粉末(99. 994%, Alfa Aesar (阿法埃莎))，加入50mL異丙醇和50mL去離子水的混合溶劑中，將所述溶液在80°C下機械攪拌并回流40分鐘。將所得溶液離心分離，收集離心分離的沉淀物，毎次用50ml的去離子水洗滌3次后無殘留的Cl離子，繼續(xù)離心分離得到黒色固體沉淀物。將黑色固體沉淀在85°C下干燥2小吋，然后將干燥后的黒色固體沉淀物加入到馬弗爐中，以升溫速率為7V /min升溫至500°C下熱處理2. 5小時后冷卻至室溫即得到IOOmg電解水陽極催化劑Ir02/AT0。實施例9
稱取 60mg 的 ATO 納米粒子(99. 5%，10% mo I Sb, Alfa Aesar(阿法埃莎))和 105. 17mg的(NH4) 2RuC16粉末(99. 9%, Alfa Aesar (阿法埃莎))，加入50mL異丙醇和50mL去離子水的混合溶劑中，將所述溶液在85°C下機械攪拌并回流35分鐘。將所得溶液離心分離，收集離心分離的沉淀物，毎次用50ml的去離子水洗滌3次后無殘留的Cl離子，繼續(xù)離心分離得到黒色固體沉淀物。將黑色固體沉淀在80°C下干燥2. 5小吋，然后將干燥后的黒色固體沉淀物加入到馬弗爐中，以升溫速率為7V /min升溫至400°C下熱處理2小時后冷卻至室溫即得到IOOmg電解水陽極催化劑Ru02/AT0。實施例10
稱取 90mg 的 ATO 納米粒子(99. 5%, 10% mo I Sb, Alfa Aesar(阿法埃莎))和 26. 29mg的(NH4) 2RuC16粉末(99. 9%, Alfa Aesar (阿法埃莎))，加入50mL異丙醇和50mL去離子水的混合溶劑中，將所述溶液在85°C下機械攪拌并回流35分鐘。將所得溶液離心分離，收集離心分離的沉淀物，毎次用50ml的去離子水洗滌3次后無殘留的Cl離子，繼續(xù)離心分離得到黒色固體沉淀物。將黑色固體沉淀在80°C下干燥3小吋，然后將干燥后的黒色固體沉淀物加入到馬弗爐中，以升溫速率為7°C /min升溫至450°C下熱處理2. 5小時后冷卻至室溫即得到IOOmg電解水陽極催化劑Ru02/AT0。實施例11
稱取 60mg 的 ATO 納米粒子(99. 5%, 10% mo I Sb, Alfa Aesar(阿法埃莎))和 39. 34mg的(NH4)2IrCl6 粉末(99. 994%, Alfa Aesar (阿法埃莎))和 52. 58mg 的(NH4) 2RuC16 粉末(99. 9%, Alfa Aesar (阿法埃莎))，加入50mL異丙醇和50mL去離子水的混合溶劑中，將所述溶液在85°C下機械攪拌并回流35分鐘。將所得溶液離心分離，收集離心分離的沉淀物，毎次用50ml的去離子水洗滌3次后無殘留的Cl離子，繼續(xù)離心分離得到黒色固體沉淀物。將黑色固體沉淀在80°C下干燥2. 5小吋，然后將干燥后的黒色固體沉淀物加入到馬弗爐中，以升溫速率為7V /min升溫至400°C下熱處理2. 5小時后冷卻至室溫即得到IOOmg電解水陽極催化劑Ir0. 5Ru0. 502/ΑΤ0。實施例12
稱取 60mg 的 ATO 納米粒子(99. 5%, 10% mo I Sb, Alfa Aesar(阿法埃莎))和 19. 67mg的(NH4)2IrCl6 粉末(99. 994%, Alfa Aesar (阿法埃莎))和78·87mg 的(NH4) 2RuC16 粉末(99. 9%, Alfa Aesar (阿法埃莎))，加入50mL異丙醇和50mL去離子水的混合溶劑中，將所述溶液在85°C下機械攪拌并回流35分鐘。將所得溶液離心分離，收集離心分離的沉淀物，毎次用50ml的去離子水洗滌3次后無殘留的Cl離子，繼續(xù)離心分離得到黒色固體沉淀物。將黑色固體沉淀在85°C下干燥2. 5小吋，然后將干燥后的黒色固體沉淀物加入到馬弗爐中，以升溫速率為8V /min升溫至400°C下熱處理2. 5小時后冷卻至室溫即得到IOOmg電解水陽極催化劑Ir。. 25Ru0. 7502/ΑΤ0。實施例13
稱取 60mg 的 ATO 納米粒子(99. 5%, 10% mo I Sb, Alfa Aesar(阿法埃莎))和 59. Olmg的(NH4)2IrCl6 粉末(99. 994%, Alfa Aesar (阿法埃莎))和 26. 29mg 的(NH4) 2RuC16 粉末(99. 9%, Alfa Aesar (阿法埃莎)),加入50mL異丙醇和50mL去離子水的混合溶劑中，將所述溶液在85°C下機械攪拌并回流30分鐘。將所得溶液離心分離，收集離心分離的沉淀物，毎次用50ml的去離子水洗滌3次后無殘留的Cl離子，繼續(xù)離心分離得到黒色固體沉淀物。將黑色固體沉淀在85°C下干燥2小吋，然后將干燥后的黒色固體沉淀物加入到馬弗爐中，以升溫速率為5°C /min升溫至300°C下熱處理2. 5小時后冷卻至室溫即得到IOOmg電解水陽極催化劑 Ir0.75Ru0.2502/AT0o實施例14
稱取 60mg 的 ATO 納米粒子(99. 5%, 10% mo I Sb, Alfa Aesar(阿法埃莎))23. 6 Img的(NH4)2IrCl6 粉末(99. 994%, Alfa Aesar (阿法埃莎))和 73. 62mg 的(NH4) 2RuC16 粉末(99. 9%, Alfa Aesar (阿法埃莎)),加入50mL異丙醇和50mL去離子水的混合溶劑中，將所述溶液在85°C下機械攪拌并回流30分鐘。將所得溶液離心分離，收集離心分離的沉淀物，毎次用50ml的去離子水洗滌3次后無殘留的Cl離子，繼續(xù)離心分離得到黒色固體沉淀物。將黑色固體沉淀在85°C下干燥2小吋，然后將干燥后的黒色固體沉淀物加入到馬弗爐中， 以升溫速率為5°C /min升溫至300°C下熱處理2. 5小時后冷卻至室溫即得到IOOmg電解水陽極催化劑 IrQ.3RuQ.702/AT0。實施例15
稱取 60mg 的 ATO 納米粒子(99. 5%, 10% mo I Sb, Alfa Aesar(阿法埃莎))和 15. 74mg的(NH4)2IrCl6 粉末(99. 994%, Alfa Aesar (阿法埃莎))和 84. 14mg 的(NH4) 2RuC16 粉末(99. 9%, Alfa Aesar (阿法埃莎)),加入50mL異丙醇和50mL去離子水的混合溶劑中，將所述溶液在85°C下機械攪拌并回流30分鐘。將所得溶液離心分離，收集離心分離的沉淀物，毎次用50ml的去離子水洗滌3次后無殘留的Cl離子，繼續(xù)離心分離得到黒色固體沉淀物。將黑色固體沉淀在85°C下干燥2小吋，然后將干燥后的黒色固體沉淀物加入到馬弗爐中，以升溫速率為5°C /min升溫至300°C下熱處理2. 5小時后冷卻至室溫即得到IOOmg電解水陽極催化劑 IrQ.2RuQ.802/AT0。實施例16
稱取 60mg 的 ATO 納米粒子(99. 5%, 10% mo I Sb, Alfa Aesar(阿法埃莎))和 55. 08mg的(NH4)2IrCl6 粉末(99. 994%, Alfa Aesar (阿法埃莎))和 31. 55mg 的(NH4) 2RuC16 粉末(99. 9%, Alfa Aesar (阿法埃莎)),加入50mL異丙醇和50mL去離子水的混合溶劑中，將所述溶液在85°C下機械攪拌并回流30分鐘。將所得溶液離心分離，收集離心分離的沉淀物，毎次用50ml的去離子水洗滌3次后無殘留的Cl離子，繼續(xù)離心分離得到黒色固體沉淀物。將黑色固體沉淀在85°C下干燥2小吋，然后將干燥后的黒色固體沉淀物加入到馬弗爐中，以升溫速率為5°C /min升溫至300°C下熱處理2. 5小時后冷卻至室溫即得到IOOmg電解水陽極催化劑 IrQ.7RuQ.302/AT0。實施例17
稱取 60mg 的 ATO 納米粒子(99. 5%, 10% mo I Sb, Alfa Aesar(阿法埃莎))和 62. 94mg的(NH4)2IrCl6 粉末(99. 994%, Alfa Aesar (阿法埃莎))和 21. 03mg 的(NH4) 2RuC16 粉末(99. 9%, Alfa Aesar (阿法埃莎)),加入50mL異丙醇和50mL去離子水的混合溶劑中，將所述溶液在85°C下機械攪拌并回流30分鐘。將所得溶液離心分離，收集離心分離的沉淀物，毎次用50ml的去離子水洗滌3次后無殘留的Cl離子，繼續(xù)離心分離得到黒色固體沉淀物。將黑色固體沉淀在85°C下干燥2小吋，然后將干燥后的黒色固體沉淀物加入到馬弗爐中，以升溫速率為5°C /min升溫至300°C下熱處理2. 5小時后冷卻至室溫即得到IOOmg電解水陽極催化劑 IrQ.8RuQ.202/AT0?！?br> 權利要求
1.一種電解水陽極催化劑IrxRiVxO2/氧化錫銻的制備方法，IrxRivxO2式中x為0-1，其特征在于包括以下步驟將載體材料氧化錫銻與催化劑前驅體(NH4)2IrCl6和(NH4)2RuCl6按照質量比為I: (0-1. 4) : ( I. 8-0)加入體積比為50%的異丙醇水溶劑中，機械攪拌均勻后于溫度80°C _85°C下回流30-40分鐘，將所得沉淀物用去離子水洗滌至其表面無殘余的Cl離子，然后于溫度80°C -85°C下干燥2-3小時，最后在馬弗爐中以升溫速率為5-80C /min升溫到300°C -500°C恒溫處理2-2. 5小時，得到電解水陽極催化劑IrxRUl_x02/ATO。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電解水陽極催化劑IrxRu1-xO2/ATO(氧化錫銻)的制備。該制備方法的步驟包括將載體材料氧化錫銻與催化劑前驅體(NH4)2IrCl6和(NH4)2RuCl6按照質量比混合均勻后加入異丙醇的水溶劑中，進行機械攪拌回流，將所得沉淀物用去離子水洗滌去除Cl離子，然后離心分離后濾餅再經干燥及在馬弗爐中進行處理后，得到電解水陽極催化劑IrxRu1-xO2/ATO。本發(fā)明的優(yōu)點在于，制備方法簡單，制備周期短，對設備的要求低，所制得的電解水陽極催化劑IrxRu1-xO2/ATO催化活性和穩(wěn)定性好，使用時間長。
文檔編號B01J23/644GK102806081SQ20121028094
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月9日 優(yōu)先權日2012年8月9日
發(fā)明者王宇新, 王盼 申請人:天津大學