本技术公开了一种高熵钙钛矿氧化物催化剂及其制备方法和应用,属于催化剂技术领域。高熵钙钛矿氧化物催化剂,化学通式为La(MMn)O<subgt;3</subgt;,M为具有高电负性的过渡金属元素。M为Ni、Cu、Co、Fe元素的混合物。La、Ni、Cu、Co、Fe和Mn的摩尔比为0.9~1:0.15~0.25:0.15~0.25:0.15~0.25:0.15~0.25:0.15~0.25。La(MMn)O<subgt;3</subgt;催化剂为颗粒堆积的棒状结构。采用本发明所述的高熵钙钛矿氧化物催化剂及其制备方法和应用,通过高电负性过渡金属元素对钙钛矿的B位进行掺杂,使Mn‑O共价性增强,提高催化性能;采用静电纺丝和煅烧的方式制备催化剂,获得纳米颗粒堆积的棒状结构,增大了催化剂的表面积,提高了催化效果。
背景技术
利用可再生电力对水进行电化学分解是生产高纯度氢气的绿色途径。析氧反应(OER)是电化学水分解的核心半反应。然而,由于OER具有复杂的四电子转移机制而导致其动力学相对较慢。虽然贵金属基电催化剂在OER方面表现出了优异的活性,但它们的广泛应用受到其稀缺性和耐久性不理想的阻碍。因此,探索含量丰富的过渡金属基电催化剂势在必行。
钙钛矿氧化物(ABO3
)由A位的碱性或稀土元素以及B位的过渡金属元素组成,由于其成本低、组成灵活、物理化学和催化性能可调等而受到广泛关注,使得钙钛矿基催化剂在OER领域的应用前景广阔。对于ABO3
钙钛矿氧化物,通常认为B位阳离子是反应中心。B-O共价反映了表面吸附物质的结合强度,是碱性OER活性的重要描述符。优化B-O相互作用是提高催化活性和反应动力学的必要条件。因此,调整金属-氧共价是优化催化剂性能的一种有效方法。
实现思路