(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211217661.0 (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 北京大学深圳研究生院 地址 518000 广东省深圳市南 山区西丽 街 道深圳大 学城北大园区H栋208室 (72)发明人 杨世和　於俊　刘鸿志　 (74)专利代理 机构 广州艾维专利商标代理事务 所(普通合伙) 44739 专利代理师 黄强 (51)Int.Cl. C25B 11/091(2021.01) C25B 11/054(2021.01) C25B 11/053(2021.01) C25B 1/04(2021.01) B82Y 40/00(2011.01) (54)发明名称 一种具有界面结构的铈基氧化钴电催化剂 及其制备方法 (57)摘要 本发明涉及一种具有界面结构的铈基氧化 钴电催化剂及其制备方法和应用。 本发明制备方 法简单， 不需要管式炉， 马弗炉等复杂的实验设 备， 仅通过浸渍就可 以得到氧化钴纳米片， 并且 可以通过调节溶液的pH值来控制纳米片的生长。 在以钴为 或活性位点的同类电催 化剂中， 本发明 所获得的CoO/CeO2催化剂的电解水产氧性能良 好， 传输电流大， 且在高电流状态下稳定性突出， 在10mA/cm2和100mA/cm2的大电流密度下连续稳 定170h。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 115491715 A 2022.12.20 CN 115491715 A 1.一种具有界面结构的铈基氧化钴电催化剂的制备 方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： （1） 取含有铈盐和钠 盐的混合溶液， 于水浴条件下在泡沫镍表面进行电沉积， 制备得到 CeO2薄膜； （2） 将步骤 （1） 制备得到的CeO2薄膜浸渍于钴盐溶液中， 调节溶液pH值， 随后用超纯水充 分洗涤样品表面的过量溶 液； 自然干燥后， 即得CoO/ CeO2催化剂。 2.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤 （1） 中所述铈盐选自硝酸铈、 醋酸 铈、 氯化铈中的一种或多种。 3.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤 （1） 中所述钠 盐选自氯化钠、 碳酸 钠、 碳酸氢钠、 硫酸钠、 亚硫酸钠中的一种或多种。 4.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤 （1） 中所述水浴的温度为50 ‑100 ℃。 5.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤 （1） 中所述电沉积的电流为0.1 ‑ 0.5mA/m2， 电沉积的时间为5 ‑30min。 6.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤 （2） 中所述钴盐选自硝酸钴、 氯化 钴、 醋酸钴中的一种或多种。 7.根据权利要求1所述的制备 方法， 其特 征在于， 步骤 （2） 中调节溶 液pH值为1.0‑3.0。 8.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤 （2） 中所述浸渍的时间为30 ‑ 100min。 9.根据上述制备 方法制备 得到的具有界面结构的铈基氧化钴电催化剂。 10.根据上述制备方法制备得到的具有界面结构的铈基氧化钴电催化剂在电解水析氧 反应中的应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115491715 A 2一种具有界面 结构的铈基氧化钴电催化剂及其制备方 法 技术领域 [0001]本发明属于催化剂技术领域， 具体涉及一种具有界面结构的铈基氧化钴电催化剂 及其制备 方法。 背景技术 [0002]电解水作为一种新兴的绿色氢能制 备方法， 已得到广泛研究， 它由阴极的析氢反 应 （HER） 和阳极的析氧反应 （OER） 组成。 值得注意的是， 阳极 的析氧反应是一个缓慢的四电 子转移过程， 导致过电位高和产生能耗。 因此， 开发出高效的析氧电催化剂 近年来已成为研 究热点。 氧化 铱 （IrO2） 和氧化钌 （RuO2） 通常被认为 是析氧反应的最 佳电催化剂， 但缺点 是这 些贵金属稀缺且费用高昂。 因此， 还研究了大量 非贵金属基电催化剂， 并成功 开发出析氧性 能可与IrO2/RuO2媲美的过渡金属基析氧催化剂， 特别是以Fe/Co/ Ni的氧化物或氢氧化物为 代表的第一族过渡元 素。 [0003]铈是一种含量丰富且廉价的稀土元素， 由于氧化铈 （CeO2） 的特殊性质， 无论是作 为掺杂、 载体， 还是界面成分， 其在提高过渡金属催化剂的析氧性能方面起着重要作用。 CeO2中Ce离子的价态容易在+3和+4价之间转换， 而这种性质有利于： 1） 优化过渡金属的电 子结构和配位环 境， 以获得高固有活性； 2） 促进电荷转移和电子传导； 3） 引入丰富的氧空位 作为析氧反应活性位点。 专利申请201811255715.6中公开了一种氧化钴二氧化铈复合氧化 物、 其制备方法及用途， 然而其采用的为高温合成法， 需要用到H2/Ar的气氛管式炉， 反应剧 烈、 要求较高； 且该专利申请中合成的是CoO ‑CeO2复合纳米颗粒， 用作电催化剂时需要添加 粘合剂然后负载到合适的集流体上， 产氧性能一般， 10mA/cm2的产氧过电势达到了319mV, 并且在该电流下的5 0h稳定性测试中过电势升高 明显。 [0004]界面效应是指两种活性材料之间形成界面， 由于其强键合， 电子相互作用或协同 作用， 可以比单个组分构成更多的活性中心， 并且界面活性位点还具有 更高的本征活性， 因 此界面效应已广泛应用于电催化剂的设计。 然而， 目前已报道的CeO2作为界面组分发挥界 面效应的相关报道都集中在析 氢反应上， 而在析 氧反应中的应用有 待进一步研究。 发明内容 [0005]本发明的目的在于解决现有技术中传统贵金属析氧电催化剂所存在的价格昂贵、 传统非贵金属析氧电催化剂电流密度低、 高电流下稳定性差的问题， 从而提供了一种 具有 界面结构的铈基氧化钴电催化剂， 其电解水性能良好， 并且可以在较大电流密度下稳定较 长时间。 [0006]为了解决上述 技术问题， 本发明是通过如下技 术方案得以实现的。 [0007]本发明第一方面提供了一种具有界面结构的铈基氧化钴电催化剂的制备方法， 包 括如下步骤： （1） 取含有铈 盐和钠盐的混合溶液， 于水浴条件下在泡沫镍表面进行电沉积， 制备 得到CeO2薄膜；说　明　书 1/5 页 3 CN 115491715 A 3