水电解高效、双功能催化电极及其制备方法技术

本发明专利技术属于电化学催化电极技术领域，具体为水电解高效、双功能催化电极及其制备方法。本发明专利技术采用化学镀的方法，将预处理基体浸入化学镀液中，反应制得金属硼化物或金属硼磷化合物覆盖的催化电极。本发明专利技术的催化电极可同时作为电解水析氢电极与析氧电极使用，具有过电位低，化学稳定，使用寿命长的特点。该催化电极制备方法过程简单，反应条件温和，设备要求低，电催化功能膜致密，与基体结合牢固。该方法不仅适用于高效催化电极的制备，也可用于已装配电极的升级改造，在水电解、氯碱化工析氢等领域具有工业实用价值。

Highly efficient and bifunctional catalytic electrode for water electrolysis and preparation method thereof

The invention belongs to the technical field of electrochemical catalytic electrodes, in particular to an efficient and bifunctional catalytic electrode for water electrolysis and a preparation method thereof. In the present invention, a chemical plating method is used to immerse the pretreated matrix in a electroless plating solution to produce a metal boride or a catalytic electrode covered by a metal boroso compound. The catalytic electrode of the invention can be used as an electrolytic water hydrogen evolution electrode and an oxygen evolution electrode at the same time, and has the characteristics of low overpotential, stable chemistry and long service life. The preparation method of the catalytic electrode is simple, mild reaction conditions, low equipment requirements, compact electrocatalytic function and strong bonding with the substrate. This method is not only suitable for the preparation of high efficient catalytic electrodes, but also for the upgrading of assembled electrodes. It has industrial practical value in the fields of water electrolysis, hydrogen evolution in chlor alkali chemical industry and so on.

【技术实现步骤摘要】
水电解高效、双功能催化电极及其制备方法
本专利技术属于电化学催化电极
，具体涉及一种用于工业高效电解水制氢、氧的电极材料及其制备方法。
技术介绍
水电解技术是一类在污水处理、海水淡化、电解氯碱、制氢、电催化等领域广泛应用的技术，在现代工业生产中具有重要的地位。其中，氯碱工业是国家的支柱性基础产业；电解水制氢是制取高纯氢的工业技术之一，在构建清洁氢能源系统方面有广阔的应用前景。一个完整的水电解池主要由四个部分组成：溶液，离子交换膜，阴极催化层以及阳极催化层。为了使水电解的反应速度提高，分别在阴极催化层和阳极催化层涂覆阴极析氢反应（HER）催化材料和阳极析氧反应（OER）催化材料。当电极上施加外电压后，基本的反应是在阳极和阴极上分别有氧气和氢气的生成。从理论上来说，只需要施加不低于1.23伏特的外电压就可以使水电解反应顺利发生，但是在实际的工业生产中，必须施加大于热力学电压也就是1.23伏特的电势才能促使水分解反应顺利进行。该过电位的存在，使得水电解过程中能量损耗巨大。其中，在水电解制氢的过程中，析氢(HER)和析氧(OER)过电位大约占池电压的1/3，能源损耗巨大。据估算，中国现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水电解高效、双功能催化电极，其特征在于，由金属硼化物或金属硼磷化合物覆盖基体而构成；其中，金属硼化物或金属硼磷化合物中的金属选自铁、钴、镍、钼、钨中的一种或几种的混合物；金属硼化物中的金属含量70‑97%，硼含量3‑30%；金属硼磷化合物中金属含量60‑95%，硼含量3‑30%，磷含量2‑20%，三者总量满足100%；基体指的是待处理材料或生产线已有电极，其材质为碳钢、钛、钴、镍、不锈钢、铜或碳。

【技术特征摘要】
1.一种水电解高效、双功能催化电极，其特征在于，由金属硼化物或金属硼磷化合物覆盖基体而构成；其中，金属硼化物或金属硼磷化合物中的金属选自铁、钴、镍、钼、钨中的一种或几种的混合物；金属硼化物中的金属含量70-97%，硼含量3-30%；金属硼磷化合物中金属含量60-95%，硼含量3-30%，磷含量2-20%，三者总量满足100%；基体指的是待处理材料或生产线已有电极，其材质为碳钢、钛、钴、镍、不锈钢、铜或碳。2.一种如权利要求1所述的水电解高效、双功能催化电极的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）镀液配制：将金属硼化物或金属硼磷化合物前驱体，以及还原剂、络合剂，缓冲剂和水，按用量比例混合，配制得镀液；（2）基体预处理：将基体在清水中超声2-5分钟，再用丙酮、乙醇、去离子水清洗除去表面污渍，然后将基体浸入酸液中活化，再用去离子水冲洗，完成预处理；（3）化学镀：将步骤（2）中经过预处理的基体浸入步骤（1）中配制的镀液中，经化学镀反应，然后取出基体，用去离子水冲洗，再干燥，即获得所需催...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭艳辉，郝伟举，张瑞琦，吴仁兵，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海,31