技术摘要：
本发明涉及电化学析氧催化剂技术领域，且公开了一种Cr掺杂NiCo2O4‑碳纳米管的析氧反应催化剂，包括以下配方原料及组分：多孔碳纳米管、聚乙烯吡咯烷酮、Cu2O纳米球、CoCl2、NiCl2和CrCl3。该一种Cr掺杂NiCo2O4‑碳纳米管的析氧反应催化剂，空心结构的Cr掺杂NiCo2O4纳  全部
背景技术：
能源危机和环境污染问题日益严峻，开发新型高效的清洁能源迫在眉睫，氢是宇 宙中分布最广泛的物质，氢能的燃烧热值高，燃烧性能好，燃烧产物是水无污染，氢气是是 世界上最干净的能源，具有资源丰富和可持续发展的特点，氢气在发电、动力汽车、燃料电 池等方面具有重要的应用。 电解水产氢具有制备工艺简便，自动化程度高等优点，是一种最具发展潜力的制 氢方法，但是电解水过程的能耗较高，而阳极的氧析出反应(OER)决定电解水工程的效率和 能耗，氧析出反应过程涉及四质子-四电子的复杂反应过程，导致析氧反应的动力学过程非 常缓慢，需要开发出新型高效的析氧反应催化剂促进氧析出反应的进行，过渡金属氧化物 如MnO2、Co3O4、NiFe2O4等储量丰富，晶体结构和化学性质稳定，并且具有良好的催化活性，是 贵金属催化剂RuO2和IrO2的理想替代材料，其中以NiCo2O4的析氧过电位较低，是一种应用 前景广阔的析氧反应催化剂，但是NiCo2O4催化剂的导电性能很差，不利于催化反应过程中 电子的传输，并且比表面积不高，导致电化学活性位点不足，阻碍了NiCo2O4析氧催化剂的发 展。 (一)解决的技术问题 针对现有技术的不足，本发明提供了一种Cr掺杂NiCo2O4-碳纳米管的析氧反应催 化剂及其制法，解决了NiCo2O4催化剂的导电性能很差和比表面积不高的问题。 (二)技术方案 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种Cr掺杂NiCo2O4-碳纳米管的析氧 反应催化剂，包括以下原料及组分，其特征在于：多孔碳纳米管、聚乙烯吡咯烷酮，以及物质 的量比为25-35:2:0.9-0.96:0.04-0.1的Cu2O纳米球、CoCl2、NiCl2和CrCl3。 优选的，所述Cr掺杂NiCo2O4-碳纳米管的析氧反应催化剂制备方法包括以下步骤： (1)向反应瓶中加入正庚烷作为溶剂，加入质量比为15-20:1的二乙烯苯和三氟化 硼乙醚，进行超声处理和反应20-60min，再加入乙醇溶剂猝灭反应，将溶液过滤除去溶剂， 使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，将制备得到聚二乙烯基苯纳米管置于气氛电阻炉中，在 水蒸气和氮气的混合气氛下，升温速率为2-8℃/min，升温至750-850℃保温煅烧2-3h，制备 得到水蒸气刻蚀的多孔碳纳米管。 (2)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、氯化铜和十二烷基硫酸钠，搅拌溶解后加入盐酸 羟胺和氢氧化钠，匀速搅拌反应2-6h，将溶液静置陈化1-2h，使用蒸馏水和乙醇离心洗涤固 体产物并充分干燥，制备得到Cu2O纳米球。 (3)向反应瓶中加入蒸馏水和乙醇混合溶剂，两者体积比为1-1 .5:1，再加入聚乙 酰吡咯烷酮和Cu2O纳米球，超声分散均匀后加入CoCl2、NiCl2和CrCl3，将溶液倒入水热反应 3 CN 111545214 A 说　明　书 2/7 页 釜中，加热至120-160℃，反应10-20h，将溶液冷却至室温，加入Na2S2O3进行刻蚀以除去Cu2O 纳米球，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并置于气氛炉中，在空气 氛围下，升温速率为2-5℃/min，升温至300-350℃，保温煅烧2-3h，制备得到Cr掺杂NiCo2O4 空心纳米微球，化学分子式为Cr0.04-0.1Ni0.9-0.96Co2O4。 (4)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、多孔碳纳米管和Cr掺杂NiCo2O4，超声分散均匀 后，过滤并干燥，固体混合产物置于电阻炉中，在空气氛围下升温速率为2-5℃/min，升温至 280-320℃，保温处理2-4h，制备得到Cr掺杂NiCo2O4-碳纳米管的析氧反应催化剂。 优选的，所述步骤(1)中的气氛电阻炉包括气氛室、气氛室设置有通气管、通气管 两侧过程连接有气压管、通气管活动连接有进气管、进气管固定连接有进气孔。 优选的，所述氯化铜、十二烷基硫酸、盐酸羟胺和氢氧化钠的质量比为1:55-65:5- 5.5:7-8。 优选的，所述聚乙酰吡咯烷酮、Cu2O纳米球和Na2S2O3的质量比为25-35:1:50-70。 优选的，所述多孔碳纳米管和Cr掺杂NiCo2O4的质量比为2-8:100。 (三)有益的技术效果 与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果： 该一种Cr掺杂NiCo2O4-碳纳米管的析氧反应催化剂，以Cu2O纳米球作为牺牲模板， 再通过Na2S2O3刻蚀，制备得到具有空心结构的Cr掺杂NiCo2O4纳米微球，具有很大的比表面 积，并且Cr掺杂取代了部分Ni的晶格，Ni2 的离子半径大于Cr3 的离子半径，降低了NiCo2O4 的晶格常数，可以调节优化NiCo2O4的电子排布，降低了其电子传递电阻，提高了NiCo2O4的 电子导电率。 该一种Cr掺杂NiCo2O4-碳纳米管的析氧反应催化剂，聚二乙烯基苯纳米管通过高 温煅烧和水蒸气刻蚀，制备得到具有多孔结构的碳纳米管，孔隙结构丰富、比表面积巨大并 且导电性能优异，以多孔碳纳米管为载体，与Cr掺杂NiCo2O4复合得到析氧反应催化剂，具有 优异的导电性能，并且Cr掺杂NiCo2O4-碳纳米管复合催化剂具有超高的比表面积，可以暴露 出大量的电化学活性位点，同时Cr掺杂NiCo2O4的空心结构和碳纳米管的多孔结构，为吸氧 反应过程中的离子提供了传输通道，提高了离子传输速率，在协同作用下降低了吸氧反应 过电位，表现出优异的氧析出催化活性。 附图说明 图1是气氛室正面示意图； 图2是通气管调节示意图； 图3是进气孔放大示意图； 图4是进气孔调节示意图。 1、气氛室；2、通气管；3、气压管；4、进气管；5、有进气孔。
技术实现要素：
为实现上述目的，本发明提供如下