本發明涉(she)及(ji)(ji)催(cui)化材料(liao)，具(ju)體而言，涉(she)及(ji)(ji)一(yi)種由(you)鈉電(dian)正極材料(liao)制備電(dian)催(cui)化劑的方法、電(dian)催(cui)化劑及(ji)(ji)其應用(yong)。

背景技術：

1、電(dian)解水(shui)制(zhi)氫(qing)(qing)是(shi)一種(zhong)理想的低碳綠色氫(qing)(qing)能的可(ke)持續策略，但電(dian)解水(shui)制(zhi)氫(qing)(qing)(her，陰(yin)極(ji)反應(ying))的同時伴隨著陽極(ji)的析氧反應(ying)(oer)，該析氧反應(ying)屬(shu)于(yu)四電(dian)子轉移(yi)過程，其動力(li)學相(xiang)對緩慢，限制(zhi)了電(dian)解水(shui)制(zhi)氫(qing)(qing)能效的提(ti)升。目(mu)前，大量研究集中于(yu)開發(fa)價(jia)廉、質優的催(cui)化(hua)(hua)材料以代替價(jia)格昂貴的商業化(hua)(hua)析氧催(cui)化(hua)(hua)劑(ir、ru基氧化(hua)(hua)物催(cui)化(hua)(hua)材料)。

2、在各種價(jia)廉金(jin)屬基析(xi)(xi)氧(yang)(yang)反應電催(cui)化(hua)劑(ji)中，含有ni、fe、mn元素的(de)獨特二維層狀(zhuang)結構的(de)析(xi)(xi)氧(yang)(yang)劑(ji)(比(bi)如過渡金(jin)屬層狀(zhuang)雙氫(qing)氧(yang)(yang)化(hua)物-ldhs)受(shou)到(dao)了廣泛關注，但通過直接合成(cheng)的(de)方(fang)法所制備(bei)得到(dao)的(de)過渡金(jin)屬片狀(zhuang)催(cui)化(hua)劑(ji)厚度較大、片層表(biao)面的(de)活(huo)性(xing)位點(dian)暴(bao)露不充分(fen)、晶格缺(que)陷難以調控等難題，限制了其催(cui)化(hua)活(huo)性(xing)的(de)表(biao)達，導致其催(cui)化(hua)性(xing)能較弱(ruo)。

3、有鑒于此，特(te)提出(chu)本發明。

技術實現思路

1、本發明(ming)的(de)(de)第一(yi)(yi)目的(de)(de)在于提供一(yi)(yi)種由鈉電(dian)正極材(cai)料制備(bei)電(dian)催化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)方(fang)法，該方(fang)法利用層狀鈉電(dian)正極材(cai)料的(de)(de)堿性(xing)和怕(pa)水的(de)(de)特性(xing)，通過酸堿中和脫(tuo)鈉、插(cha)層、剝(bo)離(li)的(de)(de)方(fang)法制備(bei)電(dian)催化(hua)(hua)劑(ji)，酸堿中和反應能(neng)加速(su)脫(tuo)鈉和質子插(cha)層進度，明(ming)顯削弱脫(tuo)鈉后晶格(ge)層間的(de)(de)相互作用，同時酸性(xing)溶液(ye)還能(neng)對其(qi)離(li)子起(qi)刻蝕作用，促進片層催化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)缺陷產生，使其(qi)具有大的(de)(de)比(bi)表面積和優異的(de)(de)催化(hua)(hua)活性(xing)。

2、本發(fa)明的(de)第二目的(de)在于提供一(yi)種電(dian)催化(hua)劑，采(cai)用如上所述的(de)由鈉(na)電(dian)正(zheng)極材料制備電(dian)催化(hua)劑的(de)方法制得。

3、本發明的第(di)三(san)目的在(zai)于(yu)提供一種如上所述(shu)的電催化劑在(zai)析氧(yang)催化中的應用。

4、為(wei)了實現本(ben)發明的上述(shu)目的，特采用以(yi)下技術方案：

5、一種由鈉電正極材(cai)料制備電催化劑(ji)的(de)方法，包括以下(xia)步(bu)驟：

6、將層狀鈉電正極材(cai)料加入到酸性(xing)溶液(ye)中，經過(guo)浸泡脫(tuo)鈉、超聲剝離(li)、固液(ye)分離(li)、洗滌和干燥即(ji)得所述電催化劑。

7、一種電催(cui)化(hua)劑，采用如上所述的(de)由鈉電正(zheng)極(ji)材料制備電催(cui)化(hua)劑的(de)方法(fa)制得。

8、如上所述(shu)的(de)電(dian)催化劑(ji)在析(xi)氧催化中的(de)應(ying)用。

9、與現有(you)技術相(xiang)比(bi)，本發明的有(you)益效果為：

10、(1)本發(fa)明方法利(li)(li)用(yong)層狀(zhuang)鈉(na)(na)(na)電(dian)正極(ji)材料脫鈉(na)(na)(na)后層間局增大、溶于液(ye)體中(zhong)(zhong)呈堿性(xing)(xing)(xing)、體相中(zhong)(zhong)鈉(na)(na)(na)離(li)子極(ji)易與水發(fa)生(sheng)質子交換脫鈉(na)(na)(na)的特性(xing)(xing)(xing)，將(jiang)鈉(na)(na)(na)電(dian)正極(ji)材料置于酸性(xing)(xing)(xing)液(ye)體中(zhong)(zhong)，利(li)(li)用(yong)酸堿中(zhong)(zhong)和(he)反應(ying)加速了(le)脫鈉(na)(na)(na)和(he)質子插層進度，明顯削弱了(le)脫鈉(na)(na)(na)后晶格層間的相互作用(yong)力(li)，同時酸性(xing)(xing)(xing)溶液(ye)還起到了(le)刻蝕作用(yong)，促進了(le)片(pian)層催(cui)化(hua)劑的缺陷產(chan)生(sheng)，制備的電(dian)催(cui)化(hua)劑比(bi)表面積大、暴(bao)露的活性(xing)(xing)(xing)位點多，具有優異的析氧催(cui)化(hua)活性(xing)(xing)(xing)。

11、(2)本(ben)發明提出了以(yi)層狀(zhuang)鈉電正極材(cai)(cai)料(liao)為原料(liao)的(de)(de)(de)自(zi)上(shang)而下制備納(na)米片催化劑的(de)(de)(de)新思路，反(fan)應(ying)條件溫(wen)和(he)、合(he)成易(yi)操(cao)作，對新型催化劑材(cai)(cai)料(liao)設計(ji)具(ju)有重要的(de)(de)(de)意義。

12、(3)本(ben)發明(ming)所制(zhi)備(bei)的片狀催化劑(ji)展現(xian)出大的比表面(mian)積和較(jiao)低的析(xi)氧過電(dian)勢，且脫鈉反應有(you)助于(yu)ni、fe、mn等可(ke)變價(jia)(jia)離子向(xiang)更高價(jia)(jia)態(tai)轉變，形成更多的缺陷以(yi)及(ji)配位(wei)(wei)不飽和位(wei)(wei)點，使片狀催化劑(ji)蘊(yun)含更多活性位(wei)(wei)點，表現(xian)出優異(yi)的電(dian)解水析(xi)氧催化活性。

技術特征：

1.一種由(you)鈉電正極材料制備電催化劑的方(fang)法，其特(te)征在(zai)于，包括以下(xia)步驟：

2.根據權利要求1所述的(de)由鈉電正極(ji)材料制備電催化(hua)劑的(de)方法，其(qi)特征在于，所述鈉電正極(ji)材料的(de)化(hua)學式為naδniβfeαmnγtqo2，其(qi)中，t包括(kuo)cu、co、sr、k、li、ca、zn、al、ti、ta、mg、nd、sn、la、w、nb、zr、b中的(de)至少(shao)一種，0.5≤δ≤1.3,0≤β，α，γ，q≤1，β+α+γ+q＝1。

3.根據(ju)權利要求2所(suo)述的由鈉電(dian)正極材(cai)料制(zhi)備(bei)電(dian)催化劑的方(fang)法(fa)，其特征(zheng)在(zai)于，所(suo)述鈉電(dian)正極材(cai)料的制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)包括以下(xia)步(bu)驟：

4.根(gen)據權利要求(qiu)3所(suo)述的由鈉電正極(ji)材料(liao)制備電催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)的方法，其特征在于，所(suo)述含ni和/或fe和/或mn和/或t元素的原料(liao)包括(kuo)含相(xiang)應金屬元素的硫酸(suan)鹽(yan)、硝酸(suan)鹽(yan)、乙酸(suan)鹽(yan)、氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鹽(yan)、氧化(hua)(hua)(hua)物、氫氧化(hua)(hua)(hua)物、草酸(suan)鹽(yan)、堿式碳酸(suan)鹽(yan)、碳酸(suan)鹽(yan)和檸檬酸(suan)鹽(yan)中的至少一種；

5.根(gen)據權(quan)利要求(qiu)1所述的(de)(de)由鈉電(dian)正極材(cai)料制備電(dian)催化(hua)劑的(de)(de)方法，其特征在于，包(bao)含以下特征中的(de)(de)至少一種：

6.根(gen)據(ju)權利要求1所述的(de)由(you)鈉電(dian)正極材料制備(bei)電(dian)催化劑的(de)方法(fa)，其特征在于，所述浸泡脫鈉的(de)溫(wen)度為25～200℃；

7.根據(ju)權(quan)利要求1所(suo)述的(de)由(you)鈉(na)電正極(ji)材(cai)料制備電催(cui)化劑的(de)方法(fa)，其特(te)征在于(yu)，所(suo)述超聲剝(bo)(bo)離(li)的(de)超聲功率(lv)為400～800w，所(suo)述超聲剝(bo)(bo)離(li)的(de)時間為0.1～5h。

8.一種電催化劑(ji)，其特征在(zai)于，采用權利要求1～7任一項(xiang)所述的由鈉電正極(ji)材料制備(bei)電催化劑(ji)的方(fang)法制得。

9.根(gen)據權利要求8所述的(de)電催(cui)化(hua)劑，其(qi)特(te)征(zheng)在于，包含以下特(te)征(zheng)中(zhong)的(de)至少一種：

10.權利(li)要求(qiu)8或9所述的電催化(hua)劑在析氧催化(hua)中(zhong)的應用。

技術總結
本發明涉及催化材料技術領域，具體而言，涉及一種由鈉電正極材料制備電催化劑的方法、電催化劑及其應用。制備方法包括以下步驟：將層狀鈉電正極材料加入到酸性溶液中，經過浸泡脫鈉、超聲剝離、固液分離、洗滌和干燥，即得。本發明利用層狀鈉電正極材料的堿性和怕水的特性，通過酸堿中和脫鈉、插層、剝離的方法制備電催化劑，能加速脫鈉和質子插層進度，削弱脫鈉后晶格層間的相互作用，并產生刻蝕作用，制備的片狀催化劑展現出大的比表面積和較低的析氧過電勢，且脫鈉反應有助于Ni、Fe、Mn等可變價離子向更高價態轉變，形成更多的缺陷以及配位不飽和位點，使片狀催化劑蘊含更多活性位點，表現出優異的電解水析氧催化活性。

技術研發人員：黃城,陳飛,符軍瑞
受保護的技術使用者：廣東佳納能源科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/9/23