本發(fā)明涉及了催化劑的制備領(lǐng)域，具體涉及了一種pem水電解制氫催化劑材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、pem水電解制氫是一種利用質(zhì)子交換膜(pem)進行水電解以產(chǎn)生氫氣的一種技術(shù)。該技術(shù)利用電化學過程，通過電解水來制取氫氣，同時產(chǎn)生氧氣。具體地，在陽極水分子受到外加電場得到作用，被電解成氫離子和氧原子，氧原子進一步結(jié)合形成氧氣，并釋放出電子，生成得到氧氣通過陽極的氣體擴散層釋放到氣相中；陽極生產(chǎn)的氫離子通過質(zhì)子交換膜(pem)的傳導(dǎo)到達陰極，在陰極，氫離子接收從陽極通過外部電路傳導(dǎo)過來的電子，氫離子與電子結(jié)合，形成氫氣。pem水電解制氫技術(shù)在氫能汽車、氫能發(fā)電站、氫能儲存等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
2、通常pem水電解制氫過程中，需要使用陽極催化劑和陰極催化劑，主要作用是加速電極反應(yīng)，降低反應(yīng)的活化能，從而提高電解效率。目前，商用的陽極氧化還原催化劑主要是氧化銥，但是金屬銥屬于不可再生貴金屬，價格昂貴，限制了pem水解的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。研究出，一種低銥含量且具有高活性和高穩(wěn)定性的oer催化劑，對降低成本，節(jié)約資源等方面具有十分重要的意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于：針對上述問題，提供一種pem水電解制氫催化劑材料及其制備方法，該催化劑材料采用錳-鈷-釤金屬復(fù)合氧化物作為載體，負載氧化銥。在制備過程中，通過精確調(diào)整各金屬的添加比例、優(yōu)化制備工藝參數(shù)以及調(diào)整制備順序，成功制備出低銥含量、同時具備高活性和高穩(wěn)定性的氧析出反應(yīng)(oer)催化劑。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
3、一種pem水電解制氫催化劑材料的制備方法，包括以下步驟：
4、s1、制備錳-鈷-釤金屬復(fù)合氧化物：
5、將硝酸鈷、硝酸錳、硝酸釤和檸檬酸溶于水中，攪拌12h以上，得到第一混合溶液；
6、將第一混合溶液在注入空氣的反應(yīng)釜中進行氧化還原反應(yīng)；
7、將得到的反應(yīng)物料進行過濾，去離子水洗滌，烘干，研磨，得到錳-鈷-釤金屬復(fù)合氧化物；
8、其中，硝酸鈷、硝酸錳、硝酸釤的摩爾量比為75～85:6～10:10～15。
9、s2、進行氧化銥負載：
10、將錳-鈷-釤金屬復(fù)合氧化物、氯化銥和水混合，攪拌12h以上；
11、之后，調(diào)節(jié)混合溶液ph為9以上；
12、之后，將溶液進行烘干，研磨，得到第一粉末；
13、將第一粉末進行高溫煅燒，去離子水洗滌至中性，烘干，研磨，得到催化劑材料；
14、其中，錳-鈷-釤金屬復(fù)合氧化物和氯化銥的質(zhì)量比為1:1.5～3。
15、本發(fā)明提供了一種pem水電解制氫催化劑材料的制備方法，以錳-鈷-釤金屬復(fù)合氧化物為載體，負載氧化銥，形成獨特的催化劑復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。在制備過程中，通過精確調(diào)整金屬添加比例、優(yōu)化工藝參數(shù)及制備順序，不僅確保了低銥含量，還顯著提升了催化劑的活性和穩(wěn)定性。錳-鈷-釤金屬復(fù)合氧化物良好的導(dǎo)電性，氧化銥在其基底上結(jié)晶，能夠有效改善電子結(jié)合，增加結(jié)合位點，優(yōu)化氧吸附能力。使得催化劑復(fù)合材料在保持高催化性能的同時，實現(xiàn)了成本的有效控制，為推廣應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。
16、進一步的，s1制備錳-鈷-釤金屬復(fù)合氧化物過程中，檸檬酸與硝酸鈷添加摩爾比為6-10：1。
17、進一步的，s1制備錳-鈷-釤金屬復(fù)合氧化物過程中，反應(yīng)釜中進行氧化還原反應(yīng)的溫度為450℃～550℃，反應(yīng)時間為30min～90min。
18、進一步的，s1制備錳-鈷-釤金屬復(fù)合氧化物過程中，硝酸鈷、硝酸錳、硝酸釤的摩爾量比為80～85:8～10:10～12。
19、進一步的，s1制備錳-鈷-釤金屬復(fù)合氧化物過程中，攪拌12h～24h。
20、進一步的，s2中，錳-鈷-釤金屬復(fù)合氧化物和氯化銥的質(zhì)量比為1:1.5～2。
21、進一步的，s2中，攪拌時間為12h～24h。
22、進一步的，s2中，將第一粉末進行400℃-600℃的高溫煅燒，高溫煅燒時間為1h～3h。
23、本發(fā)明的第二目的是為了保護上述方法制備的催化劑材料。
24、采用上述的pem水電解制氫催化劑材料的制備方法制備得到的催化劑材料。
25、本發(fā)明的第三目的是為了提供上述催化劑材料的應(yīng)用。
26、如上述的催化劑材料在pem水電解中作為陽極析氧催化劑的應(yīng)用。
27、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
28、本發(fā)明提供了一種pem水電解制氫催化劑材料的制備方法，以錳-鈷-釤金屬復(fù)合氧化物為載體，負載氧化銥，形成獨特的催化劑復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。在制備過程中，通過精確調(diào)整金屬添加比例、優(yōu)化工藝參數(shù)及制備順序，不僅確保了低銥含量，還顯著提升了催化劑的活性和穩(wěn)定性。錳-鈷-釤金屬復(fù)合氧化物良好的導(dǎo)電性，氧化銥在其基底上結(jié)晶，能夠有效改善電子結(jié)合，增加結(jié)合位點，優(yōu)化氧吸附能力。使得催化劑復(fù)合材料在保持高催化性能的同時，實現(xiàn)了成本的有效控制，為推廣應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。
1.一種pem水電解制氫催化劑材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的pem水電解制氫催化劑材料的制備方法，其特征在于，s1制備錳-鈷-釤金屬復(fù)合氧化物過程中，檸檬酸與硝酸鈷添加摩爾比為6-10：1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的pem水電解制氫催化劑材料的制備方法，其特征在于，s1制備錳-鈷-釤金屬復(fù)合氧化物過程中，反應(yīng)釜中進行氧化還原反應(yīng)的溫度為450℃～550℃，反應(yīng)時間為30min～90min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的pem水電解制氫催化劑材料的制備方法，其特征在于，s1制備錳-鈷-釤金屬復(fù)合氧化物過程中，硝酸鈷、硝酸錳、硝酸釤的摩爾量比為80～85:8～10:10～12。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的pem水電解制氫催化劑材料的制備方法，其特征在于，s1制備錳-鈷-釤金屬復(fù)合氧化物過程中，攪拌12h～24h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的pem水電解制氫催化劑材料的制備方法，其特征在于，s2中，錳-鈷-釤金屬復(fù)合氧化物和氯化銥的質(zhì)量比為1:1.5～2。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的pem水電解制氫催化劑材料的制備方法，其特征在于，s2中，攪拌時間為12h～24h。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的pem水電解制氫催化劑材料的制備方法，其特征在于，s2中，將第一粉末進行400℃-600℃的高溫煅燒，高溫煅燒時間為1h～3h。
9.采用權(quán)利要求1-8任意一項所述的pem水電解制氫催化劑材料的制備方法制備得到的催化劑材料。
10.如權(quán)利要求9所述的催化劑材料在pem水電解中作為陽極析氧催化劑的應(yīng)用。