本發(fā)明涉及電化學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種碳包覆高熵合金及其光還原制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前，高性能催化劑是水分解制氫、燃料電池、污染物凈化、有機(jī)反應(yīng)等的關(guān)鍵材料，貴金屬用量大，在催化反應(yīng)中容易氧化、團(tuán)聚和誘導(dǎo)目標(biāo)反應(yīng)的逆反應(yīng)或者副反應(yīng)等，導(dǎo)致催化劑成本昂貴，同時(shí)限制了催化劑性能的發(fā)揮。cn118086948a公開(kāi)了基于b2-bcc結(jié)構(gòu)的多孔高熵合金催化電極及其制備方法和酸性析氧應(yīng)用，該催化電極的成分設(shè)計(jì)為由b2結(jié)構(gòu)形成組元a、難熔金屬鈍化組元m以及貴金屬活性組元q形成的高熵合金構(gòu)成；高熵合金為axmyqz；，a選自ni,ti,al和fe中的至少兩種，m選自ta,nb,hf,w和mo中的至少一種，q選自ir,os,ru和pt中的至少兩種。在由ni和ti構(gòu)成的b2相被選擇性腐蝕的條件下，所述催化電極表面形成有三維雙連續(xù)的通孔結(jié)構(gòu)，孔隙尺寸為0.5-2μm。cn118028930a公開(kāi)了一種利用脈沖電沉積制備高熵合金涂層催化劑的方法，通過(guò)控制脈沖電沉積波形、頻率、通斷比及平均電流密度等參數(shù)降低或消除陰極界面處的濃差極化，同時(shí)利用多元絡(luò)合劑耦合脈沖電沉積技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多元素共沉積。cn118002144a公開(kāi)了一種基于可控電沉積法的銅基高熵合金類芬頓催化劑制備方法，陰極選擇純銅電極，陽(yáng)極選擇石墨電極，采用陰極和陽(yáng)極制作電沉積裝置，將銅基高熵微納合金粉體在電極陰極上沉積。cn117798357a公開(kāi)了一種將鈀源、釕源、輔助金屬前驅(qū)體(輔助金屬前驅(qū)體中至少含有一種羰基鹽)、還原劑和環(huán)己烷-乙醇混合熱還原制備鈀釕基高熵合金納米片的方法。cn117965919a公開(kāi)了一種200℃水熱法制備碳載鉑族金屬基高熵合金的制備方法。cn117737772a公開(kāi)了一種基于刻蝕活化、氣相沉積和合金成型的電解制氫不銹鋼極網(wǎng)的制備方法。cn118073586a公開(kāi)了一種金屬有機(jī)框架材料熱解后浸漬負(fù)載過(guò)渡金屬制備高熵合金的方法與應(yīng)用。cn117936821a公開(kāi)了一種四方相鉑鐵鎳銅基高熵合金催化劑及其克級(jí)制備方法和應(yīng)用，制備方法為金屬前驅(qū)體以及碳載體液相超聲分散+研磨+煅燒。cn117966191a公開(kāi)了一種脈沖激光沉積法在導(dǎo)電基底材料上沉積高熵合金薄膜的方法。cn117702175a公開(kāi)了一種高熵合金網(wǎng)、脫合金化處理和表面活化處理制備納米多孔高熵合金/羥基氧化物電催化劑的方法。cn117983214a公開(kāi)了一種將可溶性的金屬鹽溶液與還原劑和絮凝劑混合后加熱熔解制得預(yù)熱后的還原相，然后將金屬前驅(qū)體溶液注入到預(yù)熱后的還原油相中制得催化劑粗制顆粒，將催化劑粗制顆粒后處理得到高熵合金顆粒。cn117894937a公開(kāi)了一種水熱法和還原氣氛煅燒制備高熵合金負(fù)載氧化石墨烯復(fù)合材料及其應(yīng)用。cn117718485a將等摩爾比的六種金屬混合粉末經(jīng)球磨和直流電弧放電反應(yīng)制備氮摻雜碳包覆銅鎳鐵鈷鉻鈦高熵合金納米球。cn117680690a將前驅(qū)體進(jìn)行熱處理得到的納米級(jí)高熵合金負(fù)載在導(dǎo)電載體xc-72上制備納米級(jí)高熵合金電催化劑。cn117463362a通過(guò)一鍋法還原結(jié)合高溫退火將高熵合金納米顆粒負(fù)載在碳基材料表面制備碳基高熵合金催化劑。

2、現(xiàn)有方法制備高熵合金催化劑時(shí)面臨的挑戰(zhàn)包括復(fù)雜的制備流程、成本高昂、催化性能不足以及在電化學(xué)應(yīng)用中的穩(wěn)定性和耐久性等問(wèn)題。

3、需要說(shuō)明的是，在上述背景技術(shù)部分公開(kāi)的信息僅用于對(duì)本申請(qǐng)的背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于解決上述背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種光還原法制備碳包覆高熵合金的方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種光還原法制備碳包覆高熵合金的方法，包括如下步驟：

4、(a)將碳量子點(diǎn)和過(guò)渡金屬鹽溶于無(wú)水乙醇中制備溶液a；

5、(b)將導(dǎo)電碳材料分散到步驟(a)的溶液a中，制備分散液b；

6、(c)將步驟(b)得到的分散液b在光源下照射0.5～6h，得到分散液c；

7、(d)將步驟(c)得到的分散液c離心分離得到固體，所述固體經(jīng)清洗得到碳包覆高熵合金。

8、進(jìn)一步地：

9、步驟(a)中，碳量子點(diǎn)：按金屬計(jì)算的過(guò)渡金屬鹽：乙醇的重量比為1：0.01～1：4～50。

10、步驟(a)中，所述過(guò)渡金屬鹽選自氯化鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、乙酸鹽及其混合物，優(yōu)選為氯化鹽。

11、步驟(a)中，所述過(guò)渡金屬選自fe、co、ni、cu、ag、au、pt、rh、pd、ir、ru、os。

12、步驟(b)中，所述導(dǎo)電碳材料選自石墨烯、碳納米管、炭黑、科琴黑、乙炔黑。

13、步驟(b)中，所述導(dǎo)電碳材料的用量為碳量子點(diǎn)重量的1～20倍。

14、步驟(c)中，所述光源選自波長(zhǎng)為200nm～2000n的光，功率10～2000w。

15、所述光源為太陽(yáng)光或氙燈模擬太陽(yáng)光。

16、一種光還原法制備碳包覆高熵合金，由所述光還原法制備碳包覆高熵合金的方法制備得到。

17、本發(fā)明具有如下有益效果：

18、本發(fā)明提供了一種光還原法制備碳包覆高熵合金的方法，采用碳量子點(diǎn)作為光敏化劑、導(dǎo)電碳作為電荷轉(zhuǎn)移助劑和過(guò)渡金屬的載體，在光還原過(guò)程中，碳點(diǎn)在高熵合金表面聚合，可以同時(shí)減小高熵合金的粒度并保護(hù)高熵合金避免氧化，在催化反應(yīng)中可以抑制水分解的逆反應(yīng)，從而提高催化劑在水分解反應(yīng)等催化反應(yīng)的穩(wěn)定性，具有顯著的實(shí)用價(jià)值。

19、本發(fā)明的制備方法可以實(shí)現(xiàn)無(wú)定形碳包覆高熵合金納米顆粒或者原子團(tuán)簇，顯著提高貴金屬的催化活性和耐久性，產(chǎn)品特別適用于水分解制氫和燃料電池等領(lǐng)域，可以抑制貴金屬表面的逆水分解反應(yīng)，具有催化活性高且循環(huán)穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。制備的產(chǎn)品可以應(yīng)用于水分解制氫、燃料電池和其它涉及貴金屬催化。

20、本發(fā)明實(shí)施例中的其他有益效果將在下文中進(jìn)一步述及。

技術(shù)特征：

1.一種光還原法制備碳包覆高熵合金的方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的光還原法制備碳包覆高熵合金的方法，其特征在于，步驟(a)中，碳量子點(diǎn)：按金屬計(jì)算的過(guò)渡金屬鹽：乙醇的重量比為1：0.01～1：4～50。

3.如權(quán)利要求1或2所述的光還原法制備碳包覆高熵合金的方法，其特征在于，步驟(a)中，所述過(guò)渡金屬鹽選自氯化鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、乙酸鹽及其混合物，優(yōu)選為氯化鹽。

4.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的光還原法制備碳包覆高熵合金的方法，其特征在于，步驟(a)中，所述過(guò)渡金屬選自fe、co、ni、cu、ag、au、pt、rh、pd、ir、ru、os。

5.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的光還原法制備碳包覆高熵合金的方法，其特征在于，步驟(b)中，所述導(dǎo)電碳材料選自石墨烯、碳納米管、炭黑、科琴黑、乙炔黑。

6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的光還原法制備碳包覆高熵合金的方法，其特征在于，步驟(b)中，所述導(dǎo)電碳材料的用量為碳量子點(diǎn)重量的1～20倍。

7.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的光還原法制備碳包覆高熵合金的方法，其特征在于，步驟(c)中，所述光源選自波長(zhǎng)為200nm～2000n的光，功率10～2000w。

8.如權(quán)利要求7所述的光還原法制備碳包覆高熵合金的方法，其特征在于，所述光源為太陽(yáng)光或氙燈模擬太陽(yáng)光。

9.一種光還原法制備碳包覆高熵合金，其特征在于，由權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述光還原法制備碳包覆高熵合金的方法制備得到。

技術(shù)總結(jié)
一種光還原法制備碳包覆高熵合金的方法，包括如下步驟：(a)將碳量子點(diǎn)和過(guò)渡金屬鹽溶于無(wú)水乙醇中制備溶液A；(b)將導(dǎo)電碳材料分散到步驟(a)的溶液A中，制備分散液B；(c)將步驟(b)得到的分散液B在光源下照射0.5～6h，得到分散液C；(d)將步驟(c)得到的分散液C離心分離得到固體，所述固體經(jīng)清洗得到碳包覆高熵合金。該方法可以實(shí)現(xiàn)無(wú)定形碳包覆高熵合金納米顆粒或者原子團(tuán)簇，顯著提高貴金屬的催化活性和耐久性，產(chǎn)品特別適用于水分解制氫和燃料電池等領(lǐng)域，可以抑制貴金屬表面的逆水分解反應(yīng)，具有催化活性高且循環(huán)穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：司知蠢,呂偉,康飛宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19