RU2813184C1 - Method for preparing catalyst electrode for electrochemical hydrogen production - Google Patents
Method for preparing catalyst electrode for electrochemical hydrogen production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813184C1 RU2813184C1 RU2022135274A RU2022135274A RU2813184C1 RU 2813184 C1 RU2813184 C1 RU 2813184C1 RU 2022135274 A RU2022135274 A RU 2022135274A RU 2022135274 A RU2022135274 A RU 2022135274A RU 2813184 C1 RU2813184 C1 RU 2813184C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- platinum
- catalyst
- solution
- carbide
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 24
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N fluorosulfonic acid Chemical compound OS(F)(=O)=O UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 7
- -1 niobium carbides Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 6
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 3
- 229910003178 Mo2C Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910019032 PtCl2 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 13
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 12
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- QIJNJJZPYXGIQM-UHFFFAOYSA-N 1lambda4,2lambda4-dimolybdacyclopropa-1,2,3-triene Chemical compound [Mo]=C=[Mo] QIJNJJZPYXGIQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910026551 ZrC Inorganic materials 0.000 description 3
- OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N [C].[Zr] Chemical compound [C].[Zr] OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 3
- 229910039444 MoC Inorganic materials 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- QXYJCZRRLLQGCR-UHFFFAOYSA-N dioxomolybdenum Chemical compound O=[Mo]=O QXYJCZRRLLQGCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N methylidyneniobium Chemical compound [Nb]#C UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OVHDZBAFUMEXCX-UHFFFAOYSA-N benzyl 4-methylbenzenesulfonate Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1S(=O)(=O)OCC1=CC=CC=C1 OVHDZBAFUMEXCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 150000002821 niobium Chemical class 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 150000003057 platinum Chemical class 0.000 description 1
- CFQCIHVMOFOCGH-UHFFFAOYSA-N platinum ruthenium Chemical compound [Ru].[Pt] CFQCIHVMOFOCGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 1
- 238000004917 polyol method Methods 0.000 description 1
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003623 transition metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten(VI) oxide Inorganic materials O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области электрокатализа, в частности, к способу приготовления электрода-катализатора для электрохимического получения водорода, конкретно - к способу приготовления катодного материала в форме модифицированных микроколичествами платины карбидов переходных металлов (молибдена, циркония, ниобия), проявляющих устойчивый каталитический эффект по отношению к реакции электрохимического выделения водорода (РВВ) в кислых средах. Изобретение может быть использовано при разработке электролизеров для получения особо чистого водорода, необходимого в технологиях водородной энергетики.The invention relates to the field of electrocatalysis, in particular, to a method for preparing an electrode-catalyst for the electrochemical production of hydrogen, specifically to a method for preparing cathode material in the form of transition metal carbides (molybdenum, zirconium, niobium) modified with trace amounts of platinum, which exhibit a stable catalytic effect in relation to reactions of electrochemical hydrogen evolution (ERH) in acidic environments. The invention can be used in the development of electrolyzers for producing highly pure hydrogen necessary in hydrogen energy technologies.
Известны способы получения композитных электродных материалов для электрокатализа водородной реакции, в которых платина распределена по поверхности носителя, представляющего собой различные углеродные материалы или нерастворимые соединения переходных металлов.There are known methods for producing composite electrode materials for electrocatalysis of the hydrogen reaction, in which platinum is distributed over the surface of a support representing various carbon materials or insoluble transition metal compounds.
В патенте CN 114497587 (А) описан катализатор, в котором на углеродную подложку нанесен, как считают авторы, монослой платины. Получение материала включало стадию образования поверхностного комплекса платинового прекурсора с поверхностью углеродного носителя, обогащенной гетероатомами, и его последующего восстановления. Полученный материал проявил хорошую каталитическую активность в реакциях выделения кислорода и электроокисления спиртов. К преимуществам патента относится довольно простой способ получения катализатора. Недостатком является то, что проблема коррозионной стойкости электродного материала оставлена в работе без внимания.Patent CN 114497587 (A) describes a catalyst in which, according to the authors, a monolayer of platinum is deposited on a carbon substrate. The preparation of the material included the stage of formation of a surface complex of a platinum precursor with the surface of a carbon support enriched in heteroatoms and its subsequent reduction. The resulting material showed good catalytic activity in the reactions of oxygen evolution and electrooxidation of alcohols. The advantages of the patent include a fairly simple method for producing the catalyst. The disadvantage is that the problem of corrosion resistance of the electrode material is left unattended in the work.
Платино-рутениевый катализатор, нанесенный на углеродные нанотрубки, и способ его изготовления описаны в патенте CN 113638007 (А).A platinum-ruthenium catalyst supported on carbon nanotubes and a method for its preparation are described in patent CN 113638007 (A).
Катализатор продемонстрировал высокие каталитический эффект в реакции электрохимического выделения водорода и стабильность в щелочных растворах. Недостатком указанного изобретения является отсутствие данных, относящихся к кислым средам.The catalyst demonstrated high catalytic effect in the reaction of electrochemical hydrogen evolution and stability in alkaline solutions. The disadvantage of this invention is the lack of data related to acidic environments.
Полиольный метод был применен для синтеза катализатора, в структуре которого атомы платины были нанесены на поверхность оксида молибдена(IV) MoO2, описан в заявке CN 113430568 (А). Авторы указанной заявки утверждают, что приготовленный ими катализатор проявил высокую каталитическую активность в кислой и щелочной средах, а также хорошую коррозионную стойкость. Однако небольшая электропроводность MoO2 сильно ограничивает возможность практического использования такого катализатора.The polyol method was used to synthesize a catalyst in the structure of which platinum atoms were deposited on the surface of molybdenum(IV) oxide MoO 2 , described in application CN 113430568 (A). The authors of this application claim that the catalyst they prepared showed high catalytic activity in acidic and alkaline media, as well as good corrosion resistance. However, the low electrical conductivity of MoO 2 greatly limits the possibility of practical use of such a catalyst.
Активный в реакции выделения водорода катализатор на основе оксида вольфрама(VI) был получен в заявке JP 2007054742 (А) электроосаждением WO3 из водного раствора, содержащего пероксидные соединения вольфрама. Полученный образец продемонстрировал, как утверждают авторы, активность в реакции выделения водорода, близкую к активности платины. Данные о неплатиновом катализаторе РВВ, представленные в этой заявке, несомненно представляют интерес, однако авторами не рассмотрены вопросы об оптимальной толщине наносимых слоев WO3, о распределении его частиц по поверхности подложки из углеродных материалов и стабильности частиц оксида вольфрама в процессе электролиза.A catalyst based on tungsten(VI) oxide active in the hydrogen evolution reaction was obtained in the application JP 2007054742 (A) by electrodeposition of WO 3 from an aqueous solution containing tungsten peroxide compounds. The resulting sample demonstrated, according to the authors, activity in the hydrogen evolution reaction close to the activity of platinum. The data on the non-platinum RVV catalyst presented in this application are undoubtedly of interest, but the authors did not consider the issues of the optimal thickness of the applied layers of WO 3 , the distribution of its particles over the surface of the substrate made of carbon materials, and the stability of tungsten oxide particles during the electrolysis process.
Катализатор, представляющий собой частицы сплава СоМо, нанесенные на поверхность карбида молибдена, описан в заявке CN 114388821 (А). При приготовлении катализатора использовалось прокаливание. Катализатор показал хорошую активность в РВВ, однако авторами не дана оценка устойчивости катализатора в кислой и щелочной средах. Недостатком изобретения является также отсутствие данных о стабильности каталитического эффекта.The catalyst, which is particles of CoMo alloy deposited on the surface of molybdenum carbide, is described in application CN 114388821 (A). When preparing the catalyst, calcination was used. The catalyst showed good activity in RVV, but the authors did not assess the stability of the catalyst in acidic and alkaline environments. A disadvantage of the invention is also the lack of data on the stability of the catalytic effect.
Электроспиннинг был использован для приготовления платиново-карбидного катализатора для электрохимического разложения воды в заявке CN 111346658 (А). Хотя в работе получены перспективные с точки зрения электрокатализа результаты, предложенный авторами способ синтеза катализатора является весьма трудоемким и энергоемким.Electrospinning was used to prepare a platinum carbide catalyst for the electrochemical decomposition of water in application CN 111346658 (A). Although the work obtained promising results from the point of view of electrocatalysis, the method proposed by the authors for synthesizing the catalyst is very labor-intensive and energy-intensive.
Таким образом, для получения катализаторов в основном использовались полиольный синтез, прокаливание прекурсоров при повышенных температурах, а также дорогостоящие способы (электроспиннинг и др.). Во многих случаях авторы не уделяют достаточно внимания устойчивости каталитических систем в реальных условиях электролиза. Сведений об использовании простого в исполнении, одностадийного способа, заключающегося в проведении поверхностной окислительно-восстановительной реакции в условиях разомкнутой цепи, нами в литературе не найдено.Thus, to obtain catalysts, polyol synthesis, calcination of precursors at elevated temperatures, and also expensive methods (electrospinning, etc.) were mainly used. In many cases, authors do not pay enough attention to the stability of catalytic systems under real electrolysis conditions. We have not found any information in the literature on the use of an easy-to-use, one-stage method, which involves carrying out a surface redox reaction under open-circuit conditions.
В качестве прототипа настоящей заявки можно рассматривать патент CN 114277397 (А), в котором для получения катализатора водородной реакции была создана структура типа «оболочка-ядро» с ядром из карбида молибдена и оболочкой, представляющей собой допированный азотом углерод. Для увеличения электрокаталитической активности в реакции выделения водорода материал модифицировали 4 масс. % платины.As a prototype of the present application, one can consider the patent CN 114277397 (A), in which, to obtain a catalyst for the hydrogen reaction, a “shell-core” structure was created with a molybdenum carbide core and a shell representing nitrogen-doped carbon. To increase the electrocatalytic activity in the hydrogen evolution reaction, the material was modified with 4 wt. % platinum.
Недостатками аналога можно считать сложный многостадийный синтез каталитически активного материала, необходимость отжига при высоких температурах, а также относительно невысокий каталитический эффект в РВВ (перенапряжение 90 мВ при плотности тока 10 мА/см2). Необходимо снижение перенапряжения реакции выделения водорода.The disadvantages of the analogue can be considered the complex multi-stage synthesis of the catalytically active material, the need for annealing at high temperatures, as well as the relatively low catalytic effect in the RVV (overvoltage 90 mV at a current density of 10 mA/cm 2 ). It is necessary to reduce the overvoltage of the hydrogen evolution reaction.
Задачей изобретения является разработка технически простого способа синтеза композитных Pt(Mo2C), Pt(ZrC) и Pt(NbC) катализаторов электрохимического выделения водорода в растворах серной кислоты; достижение низких перенапряжений РВВ при плотности тока 10 мА/см2 как критерия электрокаталитической активности.The objective of the invention is to develop a technically simple method for the synthesis of composite Pt(Mo 2 C), Pt(ZrC) and Pt(NbC) catalysts for the electrochemical evolution of hydrogen in sulfuric acid solutions; achieving low RVV overvoltages at a current density of 10 mA/cm 2 as a criterion for electrocatalytic activity.
Поставленная задача решается способом приготовления электрода-катализатора для электрохимического получения водорода на основе модифицированного микроколичествами платины карбида переходного элемента, при этом в качестве карбида переходного элемента используют карбиды молибдена, или циркония, или ниобия состава MxC, М-Мо, х=2; Zr или Nb, jc=1, а синтез катализатора включает диспергирование образца карбида с 5-10% раствором полимером перфторсульфоновой кислоты в этаноле, нанесение полученной смеси на поверхность стеклоуглеродного электрода, сушку электрода при комнатной температуре в течение суток, и нанесение платины погружением электрода в 10-4 - 10"2 М раствор K2PtCl4 в 0,5 М H2SO4 на 20 минут при температуре 50-90°С.The problem is solved by a method for preparing an electrode-catalyst for the electrochemical production of hydrogen based on a transition element carbide modified with trace amounts of platinum, while molybdenum, or zirconium, or niobium carbides of the composition M x C, M-Mo, x=2 are used as the transition element carbide; Zr or Nb, jc=1, and the synthesis of the catalyst includes dispersing a carbide sample with a 5-10% solution of perfluorosulfonic acid polymer in ethanol, applying the resulting mixture to the surface of a glassy carbon electrode, drying the electrode at room temperature for 24 hours, and applying platinum by immersing the electrode in 10 -4 - 10" 2 M solution of K 2 PtCl 4 in 0.5 M H 2 SO 4 for 20 minutes at a temperature of 50-90 ° C.
Предлагаемый способ прост в исполнении и позволяет получить катализаторы с перенапряжением РВВ 30-200 мВ при плотности тока 10 мА/см2. Пределы приводимых величин определяются природой карбида и концентрацией соли платины в растворе. Полученные катализаторы проявляют высокую каталитическую активность в реакции электрохимического выделения водорода в растворах кислот, а также устойчивы в процессе электролиза.The proposed method is simple to implement and makes it possible to obtain catalysts with an RVV overvoltage of 30-200 mV at a current density of 10 mA/cm 2 . The limits of the given values are determined by the nature of the carbide and the concentration of the platinum salt in the solution. The resulting catalysts exhibit high catalytic activity in the reaction of electrochemical hydrogen evolution in acid solutions and are also stable during electrolysis.
Приведенные ниже примеры иллюстрируют реализацию данного изобретения:The following examples illustrate the implementation of this invention:
Пример 1Example 1
0.5 г карбида молибдена Mo2C диспергируют с 1 мл 5%-ного раствора полимера перфторсульфоновой кислоты в этаноле хч. Полученную смесь равномерно наносят на поверхность стеклоуглеродного электрода, после чего сушат электрод в течение суток при комнатной температуре. Затем приготовленный электрод приводят в контакт с деаэрированным раствором, содержащим 10-2 М K2PtCl4 в 0,5 М H2SO4, в течение 20 мин при температуре 60°С. В гальваностатических условиях определяют перенапряжение реакции выделения водорода в 0,5 М H2SO4 при j=10 мА/см2, которое равно 40-50 мВ. Величина перенапряжения не увеличивается в течение, по крайней мере, 5 часов электролиза. Деградации материала электрода при электрохимическом выделении водорода не обнаружено.0.5 g of molybdenum carbide Mo 2 C is dispersed with 1 ml of a 5% solution of perfluorosulfonic acid polymer in reagent grade ethanol. The resulting mixture is evenly applied to the surface of the glassy carbon electrode, after which the electrode is dried for 24 hours at room temperature. Then the prepared electrode is brought into contact with a deaerated solution containing 10 -2 M K 2 PtCl 4 in 0.5 M H 2 SO 4 for 20 minutes at a temperature of 60°C. Under galvanostatic conditions, the overvoltage of the hydrogen evolution reaction in 0.5 M H 2 SO 4 at j=10 mA/cm 2 is determined, which is 40-50 mV. The magnitude of the overvoltage does not increase for at least 5 hours of electrolysis. No degradation of the electrode material was detected during the electrochemical evolution of hydrogen.
Пример 2Example 2
Приготовление электрода-катализатора проводится тем же способом, как в п. 1, но концентрация тетрахлороплатината(II) калия в 0,5 М растворе H2SO4, использованном для осаждения микроколичеств платины, снижена до 10"4 М в целях экономии платины, а концентрация полимера перфторсульфоновой кислоты в этанольном растворе составляет 7%. Каталитический эффект в отношении реакции выделения водорода и устойчивость материала катода в процессе электролиза сохраняются. Перенапряжении РВВ в 0,5 М H2SO4 при 7=10 мА/см2 составляет 60-70 мВ.The preparation of the catalyst electrode is carried out in the same way as in step 1, but the concentration of potassium tetrachloroplatinate(II) in a 0.5 M solution of H 2 SO 4 used for the precipitation of micro amounts of platinum is reduced to 10 " 4 M in order to save platinum, and the concentration of the perfluorosulfonic acid polymer in the ethanol solution is 7%. The catalytic effect regarding the hydrogen evolution reaction and the stability of the cathode material during the electrolysis process are maintained. The overvoltage of the RVV in 0.5 M H 2 SO 4 at 7 = 10 mA/cm 2 is 60- 70 mV.
Пример 3Example 3
Поверхностную окислительно-восстановительную реакцию по аналогичному описанному в п. 1 и 2 способу проводят между 0.5 г карбида циркония ZrC, диспергированного с 1 мл. 10% раствора полимера перфторсульфоновой кислоты в этаноле, и 10-2 М раствором тетрахлороплатинита калия в 0.5 М H2SO4. Полученный материал устойчив в процессе электролиза в 0.5 М H2SO4, перенапряжение РВВ при j=10 мА/см2 составляет 40-50 мВ.A surface redox reaction using a method similar to that described in paragraphs 1 and 2 is carried out between 0.5 g of zirconium carbide ZrC dispersed with 1 ml. 10% solution of perfluorosulfonic acid polymer in ethanol, and 10 -2 M solution of potassium tetrachloroplatinite in 0.5 M H 2 SO 4 . The resulting material is stable during electrolysis in 0.5 M H 2 SO 4 , the overvoltage of the RVV at j = 10 mA/cm 2 is 40-50 mV.
Пример 4Example 4
Синтез, описанный в п. 3, проводят с 10-4 М раствором K2PtCl4 в 0,5 М H2SO4. Перенапряжение РВВ при j=10 мА/см2 в 0,5 М H2SO4 составляет 150-170 мВ, т.е. наблюдается сильное уменьшение каталитического эффекта при снижении концентрации раствора K2PtCl4, но активность все равно сохраняется существенно выше активности немодифицированного карбида.The synthesis described in paragraph 3 is carried out with a 10 -4 M solution of K 2 PtCl 4 in 0.5 M H 2 SO 4 . The RVV overvoltage at j=10 mA/cm 2 in 0.5 M H 2 SO 4 is 150-170 mV, i.e. a strong decrease in the catalytic effect is observed with decreasing concentration of the K 2 PtCl 4 solution, but the activity still remains significantly higher than the activity of unmodified carbide.
Пример 5Example 5
Проводят поверхностную окислительно-восстановительную реакцию между 0.5 г карбида ниобия, диспергированным с 1 мл. 8% раствора полимера перфторсульфоновой кислоты в этаноле, и 10-2 М раствором K2PtCl4 в 0.5 М H2SO4. Происходит осаждение платиновых нанокластеров на поверхность карбида ниобия. Приготовленный катализатор стабилен при электрохимическом выделении водорода в 0.5 М H2SO4. Перенапряжение выделения водорода при j=10 мА/см2 составляет 30-50 мВ.A surface redox reaction is carried out between 0.5 g of niobium carbide dispersed with 1 ml. 8% solution of perfluorosulfonic acid polymer in ethanol, and 10 -2 M solution of K 2 PtCl 4 in 0.5 M H 2 SO 4 . Platinum nanoclusters are deposited on the surface of niobium carbide. The prepared catalyst is stable during the electrochemical evolution of hydrogen in 0.5 M H 2 SO 4 . The overvoltage of hydrogen evolution at j=10 mA/cm 2 is 30-50 mV.
Пример 6Example 6
Концентрацию K2PtCl4 в 0,5 М растворе H2SO4, используемом для осаждения платины, снижают до 10-4 М по сравнению с синтезом, описанным в п. 5. Каталитический эффект в отношении реакции электрохимического выделения водорода в 0,5 М H2SO4 стабилен во времени. Перенапряжение РВВ при j=10 мА/см2 составляет 190-210 мВ.The concentration of K 2 PtCl 4 in a 0.5 M solution of H 2 SO 4 used for the precipitation of platinum is reduced to 10 -4 M compared to the synthesis described in paragraph 5. Catalytic effect in relation to the reaction of electrochemical hydrogen evolution in 0.5 M H 2 SO 4 is stable over time. The RVV overvoltage at j=10 mA/cm 2 is 190-210 mV.
Результаты по каталитической активности приготовленных электродов в 0.5 М H2SO4 обобщены в таблице 1.The results on the catalytic activity of the prepared electrodes in 0.5 M H 2 SO 4 are summarized in Table 1.
ВыводConclusion
Предложенный способ синтеза не содержит стадии отжига катализатора и прост в исполнении. Нанесение платины на карбиды молибдена, или циркония, или ниобия проводится в одну стадию.The proposed synthesis method does not contain the stage of catalyst annealing and is simple to implement. The deposition of platinum onto molybdenum, or zirconium, or niobium carbides is carried out in one stage.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2813184C1 true RU2813184C1 (en) | 2024-02-07 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2469048C2 (en) * | 2007-09-03 | 2012-12-10 | Инеос Мэньюфекчуринг Белджиум Нв | Suspension polymerisation method |
| CN104711634A (en) * | 2013-12-13 | 2015-06-17 | 中国科学院大连化学物理研究所 | Diffusion layer of solid polymer electrolyte water electrolysis cell, and preparation method and application thereof |
| RU2562462C1 (en) * | 2014-05-30 | 2015-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Эй Ти Энерджи", ООО "Эй Ти Энерджи" | Method of producing platinum-based catalyst and platinum-based catalyst |
| CN114277397A (en) * | 2021-12-22 | 2022-04-05 | 长沙学院 | Electrocatalytic hydrogen evolution catalyst with core-shell structure and preparation method and application thereof |
| RU2769909C1 (en) * | 2018-07-18 | 2022-04-08 | Ппг Индастриз Огайо, Инк. | Coated products that demonstrate transparency to electromagnetic radiation and a method for reducing the accumulation of contaminants on the substrate |
| RU2792854C1 (en) * | 2022-03-28 | 2023-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Polycationic drilling fluid |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2469048C2 (en) * | 2007-09-03 | 2012-12-10 | Инеос Мэньюфекчуринг Белджиум Нв | Suspension polymerisation method |
| CN104711634A (en) * | 2013-12-13 | 2015-06-17 | 中国科学院大连化学物理研究所 | Diffusion layer of solid polymer electrolyte water electrolysis cell, and preparation method and application thereof |
| RU2562462C1 (en) * | 2014-05-30 | 2015-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Эй Ти Энерджи", ООО "Эй Ти Энерджи" | Method of producing platinum-based catalyst and platinum-based catalyst |
| RU2769909C1 (en) * | 2018-07-18 | 2022-04-08 | Ппг Индастриз Огайо, Инк. | Coated products that demonstrate transparency to electromagnetic radiation and a method for reducing the accumulation of contaminants on the substrate |
| CN114277397A (en) * | 2021-12-22 | 2022-04-05 | 长沙学院 | Electrocatalytic hydrogen evolution catalyst with core-shell structure and preparation method and application thereof |
| RU2792854C1 (en) * | 2022-03-28 | 2023-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Polycationic drilling fluid |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков "Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии", Ленинград "Химия", 1987, стр. 282. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101797782B1 (en) | Catalyst with metal oxide doping for fuel cells | |
| Chen et al. | A binary palladium–bismuth nanocatalyst with high activity and stability for alkaline glucose electrooxidation | |
| EP3027308B1 (en) | Method for forming noble metal nanoparticles on a support | |
| US9415379B2 (en) | Method of synthesizing tungsten carbide nanorods and catalysts formed therewith | |
| Moura Souza et al. | Niobium: a promising Pd co-electrocatalyst for ethanol electrooxidation reactions | |
| KR101649384B1 (en) | Process for the continuous production of a catalyst | |
| JP4223958B2 (en) | Process for producing an improved rhodium electrocatalyst | |
| Niu et al. | Highly active and durable methanol electro-oxidation catalyzed by small palladium nanoparticles inside sulfur-doped carbon microsphere | |
| Castagna et al. | Carbon supported PtNiCu nanostructured particles for the electro-oxidation of ethanol in acid environment | |
| CN109772336A (en) | A kind of porous double-metal hydroxide catalyst and its preparation method and application for the oxidation of electro-catalysis alcohols selectivity | |
| Hiltrop et al. | Pd deposited on functionalized carbon nanotubes for the electrooxidation of ethanol in alkaline media | |
| CN113675415A (en) | Catalyst and preparation method thereof | |
| JP2019141792A (en) | Hydrogen generation catalyst, hydrogen generation device, hydrogen generation method | |
| CN113113624B (en) | Nano platinum catalyst with carbon nano tube as carrier and preparation method thereof | |
| Kamyabi et al. | Rational design of PdCu nanoparticles supported on a templated Ni foam: The cooperation effect of morphology and composition for electrocatalytic oxidation of ethanol | |
| KR102539195B1 (en) | Precious metal single atom-nanoparticle catalysts derived from single atom sites using hydrothermal method and Manufacturing method of the Same | |
| Beydaghi et al. | Preparation and characterization of electrocatalyst nanoparticles for direct methanol fuel cell applications using β-D-glucose as a protection agent | |
| CN114457365B (en) | Pt-Ni composite material, preparation method thereof and application of Pt-Ni composite material as catalyst for hydrogen production by water electrolysis | |
| Mahajan et al. | Kinetic parameters of anodic oxidation of methanol in alkali: Effect of diameter of Pd nano-catalyst, composition of electrode and solution and mechanism of the reaction | |
| KR102475880B1 (en) | Oxygen Evolution Reaction catalyst comprising Copper-Iridium core-shell structure and Manufacturing method of the Same | |
| RU2813184C1 (en) | Method for preparing catalyst electrode for electrochemical hydrogen production | |
| CN112206805A (en) | Hollow iron-nickel nitride catalyst, preparation method and all-water electrolysis application thereof | |
| CN115472846A (en) | Carbon-supported rhodium-based ordered intermetallic compound, preparation and application as catalyst | |
| Habibi et al. | Electrosynthesized reduced graphene oxide-supported platinum, platinum-copper and platinum-nickel nanoparticles on carbon-ceramic electrode for electrocatalytic oxidation of ethanol in acidic media | |
| Takasu et al. | Electrocatalytic oxidation of methanol and related chemical species on ultrafine Pt and PtRu particles supported on carbon |