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一种有机配体修饰的过渡金属层状氢氧化物电催化材料及其制备方法与应用
发布时间: 2022-08-23
基本信息
合作方式：
技术许可
成果类型：
发明专利
行业领域：
新材料技术
成果介绍
本发明涉及一种有机配体修饰的过渡金属层状氢氧化物电催化材料及其制备方法与应用。该电催化材料制备方法如下：步骤1)：将过渡金属盐A、过渡金属盐B、尿素和氟化铵加入水中，搅拌得到混合溶液，转入反应釜中，然后将导电基底放入反应釜中进行水热反应，得到表面包覆两种过渡金属混合物的导电基底；步骤2)：将表面包覆两种过渡金属混合物的导电基底置于培养皿中，浸没到有机配体分子溶液中，静置10～60min，干燥得到有机配体修饰的LDH电催化材料。本发明提供的有机配体修饰的LDH电催化材料作为电催化剂用于析氧反应具有优异的析氧活性，在大电流密度下有很小的过电位和稳定性，并且长期稳定性好，具有商业化应用前景。
成果亮点
氢能作为一种能量密度高、零碳排放、来源极广的二次能源，被誉为最理想的可再生能源之一。目前电解水制氢的成本较高，从总成本来看电解水制氢是天然气重整、煤制氢等技术路线的3-4倍，因此迫切需要开发高性能电催化剂来降低电解水制氢成本。电解水主要包括阴极的析氢反应(HER)和阳极的析氧反应(OER)，其中OER涉及复杂的四电子转移过程，动力学较为缓慢，造成分解水的过电位过高，严重影响了电解效率。因此，作为未来制氢的主流技术，开发高活性OER电催化剂，降低水分解的过电位，进而提高制氢效率显得至关重要。贵金属Ir、Ru基材料具有较优异的OER性能，然而Ir、Ru的储量稀缺、价格昂贵且稳定性较差，严重制约其广泛应用。因此研究开发一种成本低廉、环境友好、催化活性优异且性能稳定的OER催化剂成为解决当下能源困境的一条重要途径。
过渡金属层状氢氧化物(LDH)因价格低廉、结构稳定等优势而被广泛关注，具有一定的商业化应用前景，但目前仍然存在对中间体吸附能较大、导电性差和活性位点暴露不足等缺点，导致催化析氧不够高效。本发明方案能够调节LDH对OER中间产物的结合强度，提高催化剂反应活性的同时加快了反应速率。
团队介绍
胡六永，武汉工程大学材料科学与工程学院，副教授
2019年-至今：武汉工程大学材料科学与工程学院，新能源材料与器件专业，校聘副教授
2018年-2018年：香港科技大学理学院，化学专业，博士后
2012年-2017年：中国科学院长春应用化学研究所，高分子化学与物理专业，博士学位
2008年-2012年：合肥工业大学化学工程学院，高分子材料与工程专业，学士学位
成果资料
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