一种高性能的碱式碳酸盐类电解水催化剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种高性能的碱式碳酸盐类电解水催化剂及其制备方法 (High-performance basic carbonate type electrolyzed water catalyst and preparation method thereof ) 是由 吴仁兵 孙莉莉 于 2021-07-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了催化剂技术领域的一种高性能的碱式碳酸盐类电解水催化剂及其制备方法,该电解水催化剂为生长在泡沫金属基底上的碱式碳酸盐纳米片,在碱式碳酸盐纳米片上覆盖总面积90-95％的碳酸钙,将上述封装的反应釜加热至一定温度并反应,反应结束后停止加热,得到均匀生长在泡沫金属骨架上的碱式碳酸盐纳米片阵列电解水催化剂,再将碳酸钙置于反应釜内进行反应,使得碳酸钙附着在碱式碳酸盐纳米片阵列电解水催化剂的表面,本发明通过在碱式碳酸盐纳米片上覆盖总面积90-95％的纳米碳酸钙,通过碳酸钙的不溶于的特性减缓催化剂的释放速率,保障催化剂能够长效持久的释放,保障了电解水氢氧的析出。(The invention discloses a high-performance basic carbonate type electrolytic water catalyst and a preparation method thereof in the technical field of catalysts, the electrolytic water catalyst is a basic carbonate nanosheet growing on a foam metal substrate, calcium carbonate with the total area of 90-95% is covered on the basic carbonate nanosheet, a packaged reaction kettle is heated to a certain temperature and reacts, after the reaction is finished, the heating is stopped to obtain the basic carbonate nanosheet array electrolytic water catalyst uniformly growing on a foam metal framework, and then the calcium carbonate is placed in the reaction kettle to react to enable the calcium carbonate to be attached to the surface of the basic carbonate nanosheet array electrolytic water catalyst, the invention ensures that the catalyst can be released for a long time and durably by covering the basic carbonate nanosheet with the total area of 90-95% of nano calcium carbonate, slowing down the release rate of the catalyst by the insolubility characteristic of the calcium carbonate, ensuring the separation of the electrolytic water oxyhydrogen.)
技术领域
本发明涉及催化剂技术领域，具体为一种高性能的碱式碳酸盐类电解水 催化剂及其制备方法。
背景技术
能源作为人类社会各种生产活动的基石，是人类生产力发展的最主要推 动力。从古至今，化石能源作为人类主要利用的能源，其消耗速度随着人类 发展变得越来越快，特别是进入工业化社会以来，现有的储存即将在几个世 纪内消耗殆尽。化石能源消耗速度的增加以及越来越严重的环境污染问题引 起了公众的广泛关注，因此，发展一种可持续发展的替代能源是当务之急。 在这些解决能源问题的方法中，由于环境友好以及零二氧化碳排放等优点， 电解水生成氢气和氧气作为燃料受到了广泛的关注。其中将太阳能电池装置与电解水装置联用，可以将难储存的光能转化成易储存、易运输的化学燃料， 是解决能源问题的一个有希望的途径。碱性条件下的电解水具有无污染、操 作方便、技术成熟、易于大规模化生产等优点，是学术界研究的重点之一。
但是，现有的电解水通过催化剂电解时，将催化剂置于电解水内进行反 应，由于催化剂直接与电解水接触，催化剂会急速的释放，造成电解水无法 均匀的与催化剂融合，严重影响了电解水的氢氧的析出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能的碱式碳酸盐类电解水催化剂及其制 备方法，以解决上述背景技术中提出的现有的电解水通过催化剂电解时，将 催化剂置于电解水内进行反应，由于催化剂直接与电解水接触，催化剂会急 速的释放，造成电解水无法均匀的与催化剂融合，严重影响了电解水的氢氧 的析出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高性能的碱式碳酸盐 类电解水催化剂，该电解水催化剂为生长在泡沫金属基底上的碱式碳酸盐纳 米片，在碱式碳酸盐纳米片上覆盖总面积90-95％的碳酸钙。
优选的，所述碱式碳酸盐为过渡金属碱式碳酸盐。
优选的，所述过渡金属碱式碳酸盐中的过渡金属选自钴、铁、镍、锰和 铜中的一种或几种。
优选的，所述泡沫金属选自泡沫镍、泡沫铁、泡沫钴或泡沫铜。
优选的，所述碳酸钙为纳米碳酸钙。
一种高性能的碱式碳酸盐类电解水催化剂的制备方法，该高性能的碱式 碳酸盐类电解水催化剂的制备方法包括如下步骤：
S1：将可溶性过渡金属乙酸盐和六亚甲基四胺溶于有机醇溶剂，搅拌使 其溶解均匀，并转移至反应釜中，然后再将泡沫金属放入所述反应釜中；
S2：将上述封装的反应釜加热至一定温度并反应，反应结束后停止加热， 得到均匀生长在泡沫金属骨架上的碱式碳酸盐纳米片阵列电解水催化剂；
S3：再将碳酸钙置于反应釜内进行反应，使得碳酸钙附着在碱式碳酸盐 纳米片阵列电解水催化剂的表面。
优选的，所述步骤S2中的反应釜加热温度为90-250℃，反应时间为1-3h。
优选的，所述步骤S3中的反应釜加压到10-11MPa，加热温度为 800-900℃，反应时间为30-45min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在碱式碳酸盐纳米 片上覆盖总面积90-95％的纳米碳酸钙，通过碳酸钙的不溶于的特性减缓催化 剂的释放速率，保障催化剂能够长效持久的释放，保障了电解水氢氧的析出。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实 施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前 提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种高性能的碱式碳酸盐类电解水催化剂，通过在碱式碳酸 盐纳米片上覆盖总面积90-95％的纳米碳酸钙，通过碳酸钙的不溶于的特性减 缓催化剂的释放速率，保障催化剂能够长效持久的释放，保障了电解水氢氧 的析出；
该电解水催化剂为生长在泡沫金属基底上的碱式碳酸盐纳米片，在碱式 碳酸盐纳米片上覆盖总面积90-95％的碳酸钙，碱式碳酸盐为过渡金属碱式碳 酸盐，过渡金属碱式碳酸盐中的过渡金属选自钴、铁、镍、锰和铜中的一种 或几种，泡沫金属选自泡沫镍、泡沫铁、泡沫钴或泡沫铜，碳酸钙为纳米碳 酸钙。
本发明还提供一种高性能的碱式碳酸盐类电解水催化剂的制备方法，
该高性能的碱式碳酸盐类电解水催化剂的制备方法包括如下步骤：
S1：将可溶性过渡金属乙酸盐和六亚甲基四胺溶于有机醇溶剂，搅拌使 其溶解均匀，并转移至反应釜中，然后再将泡沫金属放入所述反应釜中；
S2：将上述封装的反应釜加热至一定温度并反应，反应结束后停止加热， 得到均匀生长在泡沫金属骨架上的碱式碳酸盐纳米片阵列电解水催化剂，反 应釜加热温度为90-250℃，反应时间为1-3h；
S3：再将碳酸钙置于反应釜内进行反应，使得碳酸钙附着在碱式碳酸盐 纳米片阵列电解水催化剂的表面，反应釜加压到10-11MPa，加热温度为 800-900℃，反应时间为30-45min。
实施例1
该高性能的碱式碳酸盐类电解水催化剂的制备方法包括如下步骤：
S1：将可溶性过渡金属乙酸盐和六亚甲基四胺溶于有机醇溶剂，搅拌使 其溶解均匀，并转移至反应釜中，然后再将泡沫金属放入所述反应釜中；
S2：将上述封装的反应釜加热至一定温度并反应，反应结束后停止加热， 得到均匀生长在泡沫金属骨架上的碱式碳酸盐纳米片阵列电解水催化剂，反 应釜加热温度为250℃，反应时间为1h；
S3：再将碳酸钙置于反应釜内进行反应，使得碳酸钙附着在碱式碳酸盐 纳米片阵列电解水催化剂的表面，反应釜加压到11MPa，加热温度为900℃， 反应时间为30min。
实施例2
该高性能的碱式碳酸盐类电解水催化剂的制备方法包括如下步骤：
S1：将可溶性过渡金属乙酸盐和六亚甲基四胺溶于有机醇溶剂，搅拌使 其溶解均匀，并转移至反应釜中，然后再将泡沫金属放入所述反应釜中；
S2：将上述封装的反应釜加热至一定温度并反应，反应结束后停止加热， 得到均匀生长在泡沫金属骨架上的碱式碳酸盐纳米片阵列电解水催化剂，反 应釜加热温度为150℃，反应时间为2h；
S3：再将碳酸钙置于反应釜内进行反应，使得碳酸钙附着在碱式碳酸盐 纳米片阵列电解水催化剂的表面，反应釜加压到10MPa，加热温度为870℃， 反应时间为40min。
实施例3
该高性能的碱式碳酸盐类电解水催化剂的制备方法包括如下步骤：
S1：将可溶性过渡金属乙酸盐和六亚甲基四胺溶于有机醇溶剂，搅拌使 其溶解均匀，并转移至反应釜中，然后再将泡沫金属放入所述反应釜中；
S2：将上述封装的反应釜加热至一定温度并反应，反应结束后停止加热， 得到均匀生长在泡沫金属骨架上的碱式碳酸盐纳米片阵列电解水催化剂，反 应釜加热温度为90℃，反应时间为3h；
S3：再将碳酸钙置于反应釜内进行反应，使得碳酸钙附着在碱式碳酸盐 纳米片阵列电解水催化剂的表面，反应釜加压到10MPa，加热温度为800℃， 反应时间为45min。
虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发 明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部 件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均 可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行 穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局 限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方 案。
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