本公開涉及納米及亞納米材料制備，尤其涉及一種電解水催化劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、氫能作為一種清潔、高效的能源載體，因其來源廣泛、能量密度高、燃燒產(chǎn)物僅為水等優(yōu)勢，被視為具有發(fā)展前景的清潔能源之一。傳統(tǒng)的水煤氣轉(zhuǎn)換制氫方法存在碳排放高、能源利用效率低等問題，而利用可再生能源，如太陽能、水能、風(fēng)能等進(jìn)行電解水制氫，提供了一種更為高效、經(jīng)濟(jì)且綠色清潔的氫氣制取方式。
2、目前，電解水制氫技術(shù)主要分為堿性電解水和酸性電解水。其中堿性電解水技術(shù)雖然成熟，但由于缺乏高效、穩(wěn)定的堿性離子交換膜，導(dǎo)致電流密度低、功率小、產(chǎn)物純度低等一系列問題。相比之下，質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)因其成熟的質(zhì)子交換膜技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的電流密度、更高的產(chǎn)物純度，并具有更快的響應(yīng)速度。然而，酸性電解水技術(shù)的廣泛應(yīng)用仍面臨重大挑戰(zhàn)，主要原因是目前廣泛使用的陽極氧析出催化劑（oer）大多是商業(yè)化的銥基催化劑，其價(jià)格昂貴且銥金屬資源稀缺。而非銥基催化劑在酸性條件下的穩(wěn)定性不足，難以保證長期的催化活性。
3、因此，開發(fā)一種在酸性條件下廉價(jià)、高效且高穩(wěn)定的氧析出催化劑，對(duì)于推動(dòng)酸性電解水技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。不僅能夠降低制氫成本，提高能源利用效率，還將在合成氨工業(yè)、燃料電池行業(yè)等關(guān)鍵領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本公開的主要目的在于提供了一種電解水催化劑及其制備方法和應(yīng)用，以期至少部分地解決上述提及的技術(shù)問題中的至少之一。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本公開的技術(shù)方案如下：
3、在本公開的一方面，提供了一種電解水催化劑，以非貴金屬氧化物納米晶為基底，其表面負(fù)載有貴金屬單原子、且外層包覆有氧化石墨烯層。
4、在本公開的另一方面，提供了一種上述電解水催化劑的制備方法，包括：
5、將貴金屬源、非貴金屬源與氧化石墨烯在水中混合，得到前驅(qū)體混合物溶液，其中非貴金屬源能夠形成非貴金屬氧化物納米晶；
6、對(duì)前驅(qū)體混合物溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到以非貴金屬氧化物納米晶為基底，其表面負(fù)載有貴金屬單原子、且外層包覆有氧化石墨烯層的電解水催化劑。
7、在本公開的再一方面，提供了一種上述電解水催化劑在酸性電解水制氫反應(yīng)中的應(yīng)用。
8、根據(jù)本公開的實(shí)施例，提出了一種電解水催化劑。電解水催化劑以在酸性環(huán)境中具有高穩(wěn)定性的非貴金屬氧化物納米晶作為基底，通過在其表面負(fù)載貴金屬單原子，顯著提升了催化劑的催化活性。此外，催化劑外層包覆的氧化石墨烯層不僅起到保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的作用，還通過局部配位作用有效調(diào)節(jié)貴金屬單原子的電子結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步增強(qiáng)了催化性能。實(shí)現(xiàn)了在降低貴金屬載量下同時(shí)高效、穩(wěn)定的催化效果，為酸性電解水制氫提供了新的高性能催化劑解決方案。
9、根據(jù)本公開的實(shí)施例，本公開電解水催化劑通過水熱法制備，反應(yīng)過程簡單易控，可以根據(jù)應(yīng)用需求調(diào)節(jié)貴金屬和非貴金屬的搭配使用，具有較強(qiáng)的普適性。制備得到的電解水催化劑在酸性環(huán)境中具有穩(wěn)定性，能夠應(yīng)用于酸性電解水制氫，具有高的電流密度和低的阻抗，表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性。
1.一種電解水催化劑，其特征在于，所述電解水催化劑以非貴金屬氧化物納米晶為基底，其表面負(fù)載有貴金屬單原子、且外層包覆有氧化石墨烯層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于，
3.一種如權(quán)利要求1~2任意一項(xiàng)所述的電解水催化劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，
9.一種如權(quán)利要求1~2任意一項(xiàng)所述的電解水催化劑在酸性電解水制氫反應(yīng)中的應(yīng)用。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，