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专利号: 2018115474579
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般的物理或化学的方法或装置
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种生长Co掺杂ZnO纳米阵列电解水析氧反应催化剂的方法,其特征在于,具体操作如下:

a)碳纤维预处理;

b)种子溶液的配制:向烧杯中加入乙二醇独甲醚200ml,随后向烧杯中逐滴加入单乙醇胺1.207ml,然后再加入浓度为0.1mol/L的乙酸锌4.39g,室温下搅拌至澄清;在水浴锅中熟化2h,然后室温过夜熟化,得到种子溶液;

c)种子层的制备:取b)中配制的种子溶液40ml倒入50ml的小烧杯,对a)中预处理后的碳纤维片进行拉膜操作,之后置于管式炉500℃保温1h随炉缓冷;

d)ZnO单晶纳米棒的制备:取CTAB 0.073g和NaOH 1.92g溶于20ml纯水中剧烈搅拌形成透明溶液A;将1.0628g的ZnCl2溶于20ml的纯水中搅拌1h形成溶液B;然后将两种溶液A和B混合搅拌形成溶液C;将c)中制备好的种子层放入反应釜内,将所配制溶液C倒入反应釜于

90℃加热9h;制备得到ZnO单晶纳米棒,取出用水和乙醇各清洗三次;

e)称取0.7‑1.3g乙酸钴溶于40ml的乙醇中,制得乙酸钴乙醇溶液;ZnO单晶纳米棒拉膜处理,随后置于管式炉中500℃煅烧2h随炉缓冷,取出进行清洗收纳,得到以碳纤维为基底Co掺杂ZnO纳米阵列电解水析氧反应催化剂;

所述步骤c)中碳纤维片的拉膜操作过程为:将碳纤维片置于小烧杯中完全浸入种子溶液中浸渍20s,随后取出室温静置3min,然后放入烘箱100℃退火10min后空冷,重复上述拉膜操作过程3次;

所述步骤e)中ZnO单晶纳米棒拉膜操作过程为;将d)中制备得到的ZnO单晶纳米棒完全浸入乙酸钴乙醇溶液中浸渍20s,随后取出室温静置3min,然后放入烘箱100℃退火10min后空冷;重复上述拉膜操作过程3次;

所述Co掺杂ZnO纳米阵列电解水析氧反应催化剂为针状的纳米级组合阵列结构。

2.根据权利要求1所述的一种生长Co掺杂ZnO纳米阵列电解水析氧反应催化剂的方法,其特征在于,所述步骤a)碳纤维预处理过程为:取合适尺寸的碳纤维片反复用水、乙醇冲洗去除表面杂质,在无水乙醇中超声处理3min后,用超纯水反复冲洗;然后置于管式炉中加热到450℃退火30min,用超纯水反复冲洗,然后置于80℃烘箱中烘干30min 。

3.根据权利要求1‑2任一项所述的一种生长Co掺杂ZnO纳米阵列电解水析氧反应催化2

剂的方法,其特征在于,所述碳纤维片的大小为2×3cm。

4.根据权利要求1所述的一种生长Co掺杂ZnO纳米阵列电解水析氧反应催化剂的方法,其特征在于,所述步骤e)中乙酸钴的用量为0.996g。

5.根据权利要求2所述的一种生长Co掺杂ZnO纳米阵列电解水析氧反应催化剂的方法,其特征在于,所述反复冲洗次数指4‑6次。

6.一种Co掺杂ZnO纳米阵列电催化析氧电极,其特征在于,将权利要求1‑5任一方法生长的Co掺杂ZnO纳米阵列电解水析氧反应催化剂剪下一小段作为电极片,用指甲油封出一部分工作电极,然后测量其面积,用夹片电极夹住制备的电极片,放入三电极体系,在

0.1mol/L PBS中性水溶液中用作Co掺杂ZnO纳米阵列电催化析氧电极。

7.权利要求6所述Co掺杂ZnO纳米阵列电催化析氧电极在中性电解水中的应用。