一种用于碱性条件下析氧反应的金属胶体催化剂及其制备方法和应用

技术特征：
1.一种用于碱性条件下析氧反应的金属胶体催化剂，其特征在于，主要由金属胶体和碳材载体混合而成，所述金属胶体为多金属溶液和碱溶液混合形成的胶体纳米颗粒溶液，所述多金属溶液为过渡金属ni、fe、co、cu、mn、cr中至少两种金属的水溶性或酸溶性化合物的组合；所述碱溶液包括nh3·
h2o、koh、naoh中的任意一种或多种的组合。2.根据权利要求1所述的用于碱性条件下析氧反应的金属胶体催化剂，其特征在于，所述金属胶体和碳材载体的质量比为0.0001～1∶1；所述多金属溶液中的任意一种金属离子和碱溶液中的游离氢氧根的物质的量之比为0.0001～10∶1；所述水溶性或酸溶性化合物为硝酸盐、碳酸盐、醋酸盐、硫酸盐、次氯酸盐、氯盐、碘盐、氟盐、磷酸盐、铬酸盐、锰酸盐、氧化物中的任意一种或多种的组合。3.根据权利要求1所述的用于碱性条件下析氧反应的金属胶体催化剂，其特征在于，所述多金属溶液中任意单种金属离子的浓度为0.0001-18mol/l；所述碱溶液的浓度为0.0001-20mol/l。4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于碱性条件下析氧反应的金属胶体催化剂，其特征在于，所述碳材载体为比表面积>10m2·
g-1
的碳原材料或具有氧化还原催化性能的催化剂。5.根据权利要求4所述的用于碱性条件下析氧反应的金属胶体催化剂，其特征在于，所述碳原材料包括石墨烯、乙炔黑、活性炭中的任意一种或多种的组合；所述具有氧化还原催化性能的催化剂包括商业pt/c催化剂、石墨烯催化剂、生物质催化剂中的一种或多种的组合。6.一种如权利要求1-5中任一项所述的用于碱性条件下析氧反应的金属胶体催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取金属溶液和碱溶液混合，得金属胶体溶液；(2)将所述金属胶体溶液与碳材载体混合，搅拌或研磨使其充分混匀，得到胶体纳米颗粒溶液和碳材载体的混合物，即所述的金属胶体催化剂。7.一种如权利要求1-5中任一项所述的金属胶体催化剂或由权利要求6所述制备方法制备得到的金属胶体催化剂在电解水产氢或制备金属锌空气电池中的应用。8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述应用的方法包括步骤如下：s1、将所述金属胶体催化剂与导电剂、粘结剂混合，加入去离子水、乙醇，辅助分散混合，得到混合材料；s2、将所述混合材料压制成催化剂片，之后粘结在导电基底上，干燥处理所述金属胶体后得到电极片，直接用于电解水产氢的阳极或金属锌空气电池的阴极。9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，步骤s1中所述导电剂为石墨烯、碳纳米管、乙炔黑、导电炭黑中的任意一种或多种的组合；所述粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚乙烯烃类中的任意一种或多种组合；所述金属胶体催化剂与导电剂、粘结剂的质量之比为6∶0～6∶0.1～6。10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于，步骤s2中所述的导电基底包括金属泡沫、碳纸中的任一种；所述金属泡沫包括ni、fe中的任一种。

技术总结
本发明公开了一种用于碱性条件下析氧反应的金属胶体催化剂，主要由金属胶体和碳材载体混合而成，金属胶体为多金属溶液和碱溶液混合形成的胶体纳米颗粒溶液。以金属胶体作为OER反应的活性组分，结合碳原材料可作为一般的阳极氧析出反应(OER)催化剂；也可制备成超高活性的双功能(ORR和OER)催化剂，OER反应的活性组分质量仅为催化剂总质量的极少部分，区别于两种催化剂的简单组合，是一种真正意义的双功能催化剂，在制备成超高活性的双功能催化剂方面具有普适性，在电解水产氢或制备金属锌空气电池中的具有很好的应用前景。还公开了该金属胶体催化剂的制备方法，具有绿色环保、重现性极好，方法简单、成本低廉、可规模化的特点。点。点。


技术研发人员：张翼 李强 李莘 宋显温 尹春阳
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2022.07.20
技术公布日：2022/10/24