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密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑及其制備方法

文檔序號:41214158發布日期:2025-03-11 13:42閱讀:75來源:國知局

本發明屬于高熵合金納米材料制備,具體涉及密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑,還涉及密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑的制備方法。


背景技術:

1、高熵合金與納米子結合后,因同時具有高熵合金特性如高熵效應、原子遲滯擴散效應、嚴重晶格畸變效應、雞尾酒效應和高溫穩定效應和納米粒子特性如表面與界面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應,表現出非常優異的物理和化學性能。其中,釕基三維納米骨架高熵合金具有組份的多樣性、表面原子結構的復雜性、高混合熵和納米尺度效應,被用于電解水制氫陽極析氧催化劑,備受廣大科研人員關注。在其他如電子領域、催化領域和生物領域也具有巨大的應用潛能。

2、目前,高熵合金納米材料的制備主要有:真空熔煉法、粉末冶金法、機械合金化法、激光熔覆法和電化學沉積法,制備的高熵合金多為面心立方結構,對于密排六方結構高熵合金納米材料的制備目前報道很少。同時,由于不同原子排列在催化過程中能夠發揮不同的催化作用,因此,釕基密排六方結構高熵合金納米粒子的制備研究具有重要意義。

3、公開號為cn111545767a的專利中公開了一種納米尺度多元合金的制備方法,該方法包括以下步驟:一、將前驅體加入到超純水中配制得到前驅體穩態溶液;二、將前驅體穩態溶液進行噴霧干燥,得到前驅體粉末;三、將前驅體粉末進行煅燒,得到納米尺度多元合金。該方法通過將前驅體穩態溶液進行噴霧干燥和煅燒,使納米粒子中各金屬分布均勻,形成單相固溶體結構或兩相結構,得到了由十四種金屬任意組合的由納米粒子組成、具有多孔結構的納米尺度多元合金或高熵合金納米粒子。雖然該方法可系統地進行高熵合金如銥基高熵合金納米粒子的制備,但該高熵合金納米粒子具有好幾種結構,沒有形成納米骨架結構,且產物的物相不易控制。

4、公開號為cn202111408903.x的專利中公開了一種釕鈷鎳鐵銅高熵合金納米粒子的制備方法,將釕、鈷、鎳、鐵、銅五種元素的前驅體鹽配制成溶液,加入氯化銨攪拌形成混合均相溶液,冷凍干燥得到混合高熵合金前驅體鹽,再通過球磨得到納米混合高熵合金前驅體鹽,最后在空氣中煅燒后進行氫氣還原得到釕鈷鎳鐵銅高熵合金納米粒子。該發明采用冷凍干燥保證了混合高熵合金前驅體鹽中各元素分布均勻性,進而控制產物的物相組成,實現了產物的納米尺度多孔結構。但該專利制備的材料均為面心立方結構釕基高熵合金,因此受限于密排六方結構釕基高熵合金的制備。

5、公開號為cn105970069a的專利中公開了一種多主元等摩爾比貴金屬高熵合金,其組成和含量為au、pt、pd、rh、ni和cu各金屬元素按照等摩爾比16.7±0.1mol%組成,換算為質量比:au~27.2±0.2wt%,cu~8.8±0.2wt%,ni~8.1±0.2wt%,pt~27.0±0.2wt%,pd~14.7±0.2wt%,rh~14.2±0.2wt%,形成簡單面心立方固溶體結構的高熵合金。該合金將高熵合金與貴金屬多元合金相結合,完善了高熵合金體系,開拓了貴金屬多元合金的設計思路和應用領域。但該方法只適合制備面心立方結構的高熵合金,對于密排六方結構的釕基高熵合金不適用。


技術實現思路

1、本發明的第一目的在于提供密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑的制備方法。

2、本發明的第二目的在于提供密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑,解決了現有技術無法制備密排六方結構高熵合金納米材料的技術問題。

3、本發明所采用的第一種技術方案是,密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑的制備方法,包括以下步驟:

4、s1:分別配置釕、鈷、鎳、銅和鐵溶液,加入還原劑抗壞血酸,反應后分別得到釕、鈷、鎳、銅和鐵納米懸浮液,將懸浮液混合,再通過霧化干燥,得到包含釕、鈷、鎳、銅和鐵納米粒子的前驅體粉末;

5、s2:將s1中得到的金屬前驅體粉末真空退火,使其合金化,得到釕鈷鎳銅鐵微納米合金粉體,最后將粉體在硝酸中浸泡,過濾烘干,最終得到密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑。

6、本發明第一種技術方案的特點還在于:

7、s1中釕、鈷、鎳、銅和鐵溶液濃度均為0.01mol/l-0.02?mol/l。

8、s1中還原劑濃度為0.1wt%--0.2wt%。

9、s1中反應時間為10min-30min。

10、s1中懸浮液濃度為0.01wt%-0.04wt%。

11、s1中霧化干燥溫度為150℃-180℃。

12、s2中真空退火溫度為400℃~800℃。

13、s2中真空退火時間0.5h-2h。

14、s2中浸泡硝酸濃度為5wt%-30wt%。

15、本發明所采用的第二種技術方案是,密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑,采用上述的密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑的制備方法,釕基高熵合金納米催化劑為微米級類球形粉體,粒徑0.5μm-4μm,具有三維納米骨架結構,納米臂尺寸為5nm~20nm,物相結構為密排六方結構。

16、本發明的有益效果是:

17、本發明先通過制備釕、鈷、鎳、銅和鐵納米懸浮液,保證各個金屬都具備納米屬性,再相互混合,使各個金屬納米粒子均勻在溶液中分散,通過霧化干燥處理,使前驅體粒子中各金屬納米粒子均勻混合接觸,保證后續合金化工藝處理。最后通過高溫真空退火,使納米粒子相互之間合金化,形成釕基高熵合金納米材料,再將得到的粉體在硝酸中浸泡,將未合金化部分溶解,過濾干燥,最終得到密排六方結構釕基高熵合金三維納米骨架催化劑,具有高比表面積、多活性位點和高穩定性,在電解水和燃料電池催化材料領域具備優異的應用潛能。

18、2、本發明制備的釕鎳鈷銅鐵三維納米骨架高熵合金為微米級類球形粉體,粒徑0.5-4微米,具有三維納米骨架結構,納米臂尺寸為5nm~20nm,物相結構為密排六方結構。

19、3、本發明的制備方法簡單,容易實現,綠色環保,適宜工業化生產。



技術特征:

1.密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:

2.根據權利要求1所述的密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑的制備方法,其特征在于,所述s1中釕、鈷、鎳、銅和鐵溶液濃度均為0.01mol/l-0.02mol/l。

3.根據權利要求2所述的密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑的制備方法,其特征在于,所述s1中還原劑濃度為0.1wt%-0.2wt%。

4.根據權利要求3所述的密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑的制備方法,其特征在于,所述s1中反應時間為10min-30min。

5.根據權利要求4所述的密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑的制備方法,其特征在于,所述s1中懸浮液濃度為0.01wt%-0.04wt%。

6.根據權利要求5所述的密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑的制備方法,其特征在于,所述s1中霧化干燥溫度為150℃-180℃。

7.根據權利要求1所述的密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑的制備方法,其特征在于,所述s2中真空退火溫度為400℃~800℃。

8.根據權利要求1所述的密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑的制備方法,其特征在于,所述s2中真空退火時間0.5h-2h。

9.根據權利要求1所述的密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑的制備方法,其特征在于,所述s2中浸泡硝酸濃度為5wt%-30wt%。

10.密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑,采用如權利要求1-9中任一項所述的密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑的制備方法,其特征在于,釕基高熵合金納米催化劑為微米級類球形粉體,粒徑0.5μm-4μm,具有三維納米骨架結構,納米臂尺寸為5nm~20nm,物相結構為密排六方結構。


技術總結
本發明公開的密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑的制備方法,包括以下步驟:分別配置釕、鈷、鎳、銅和鐵溶液,加入還原劑抗壞血酸,反應后分別得到釕、鈷、鎳、銅和鐵納米懸浮液,將懸浮液混合,再通過霧化干燥,得到包含釕、鈷、鎳、銅和鐵納米粒子的前驅體粉末;將金屬前驅體粉末真空退火,使其合金化,得到釕鈷鎳銅鐵微納米合金粉體,最后將粉體在硝酸中浸泡,過濾烘干,得到密排六方結構釕基高熵合金納米催化劑。得到的釕基高熵合金納米催化劑為微米級類球形粉體,粒徑0.5μm?4μm,具有三維納米骨架結構,納米臂尺寸為5nm~20nm,物相結構為密排六方結構,在電解水和燃料電池催化材料領域具備優異的應用潛能。

技術研發人員:趙盤巢,張國君,陳相平,皮和木,周娜,董剛剛
受保護的技術使用者:西安理工大學
技術研發日:
技術公布日:2025/3/10
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