一种双功能电解用电极及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种双功能电解用电极及其制备方法，包括如下步骤：S10清洁处理，对金属镍基底进行清洁处理，获得清洁的金属镍基底；S20腐蚀处理，将经清洁的金属镍基底在含有氯化钇的卤盐溶液中进行腐蚀处理，获得所述双功能电解用电极在所述金属镍基底的表面形成镍钇混合氢氧化物层，获得所述双功能电解用电极。本发明专利技术的一种双功能电解用电极及其制备方法，采用金属镍基底在常温常压环境下通过的卤盐溶液的腐蚀获得含有镍钇混合氢氧化物层的双功能电解用电极，与传统的贵金属双功能电解用电极的制备方法相比，制备工艺简单，制作成本大大降低，适于工业化推广应用。适于工业化推广应用。适于工业化推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种双功能电解用电极及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电催化剂材料
，具体涉及一种双功能电解用电极及其制备方法。

技术介绍

[0002]氢能近年来发展迅猛，2019年《政府工作报告》更是将氢能源写入其中。目前非石化能源制氢逐步发展壮大，以水电解制氢为主的制氢途径备受关注。水电解制氢大规模推广应用面临的主要问题是，如何在相同电流密度下降低电解电压，从而降低电能消耗，提高电解效率。
[0003]解决以上问题的关键在于两点。第一，从电极材料的角度出发，对水电解电催化剂材料进行性能优化，特别是析氢端电催化剂材料的性能。第二，从阴阳极耦合的角度出发，阳极析氧半反应的过电位过高，通过对析氧半反应进行替换，选择一种低过电位的氧化反应，然后与阴极析氢半反应进行耦合，可以有效降低电解电压。
[0004]尿素电氧化反应是一种可以有效替换析氧反应的阳极半反应，其理论过电位远低于析氧反应。因此，将尿素电氧化反应与析氢半反应进行耦合可以显著降低电解制氢的电压。然而，目前可以同时用于尿素电氧化反应和析氢半反应，且电化学性能均理想的电极在常温常压下还难以获得且材料成本及制造成本较高。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供一种双功能电解用电极及其制备方法，
[0006]采用金属镍基底在常温常压环境下通过的卤盐溶液的腐蚀获得含有镍钇混合氢氧化物层的双功能电解用电极，与传统的贵金属双功能电解用电极的制备方法相比，制备工艺简单，制作成本大大降低，适于工业化推广应用。
[0007]为了实现以上目的，本专利技术采取的一种技术方案是：
[0008]一种双功能电解用电极的制备方法，包括如下步骤：S10清洁处理，对金属镍基底进行清洁处理，获得清洁的金属镍基底；S20腐蚀处理，将经清洁的金属镍基底在含有氯化钇的卤盐溶液中进行腐蚀处理，获得所述双功能电解用电极在所述金属镍基底的表面形成镍钇混合氢氧化物层，获得所述双功能电解用电极。
[0009]进一步地，所述金属镍基底优选为镍网、泡沫镍或镍片中的一种。
[0010]进一步地，所述步骤S10包括如下步骤：S11将金属镍基底置于丙酮溶液中超声清洗10～30min，再用乙醇反复清洗，除去金属表面油脂层；S12将去除金属表面油脂层后的金属镍基底置于浓度为1～6mol/L的盐酸溶液中超声5～25min，并静置10～30min，再用蒸馏水反复清洗，除去金属表面氧化层，干燥后得到清洁的金属镍基底。
[0011]进一步地，所述S20步骤包括如下步骤：S21将清洁的金属镍基底置于含有氯化钇的卤盐溶液中，于常温常压条件下浸泡1～36小时，获得表面腐蚀的金属镍基底；S22用蒸馏水冲洗表面腐蚀的金属镍基底并干燥获得所述双功能电解用电极。
[0012]进一步地，所述S21步骤中所述浸泡时间为18h。
[0013]进一步地，所述卤盐溶液为氯化钾溶液、氯化镁溶液、氯化锂溶液、氯化钠溶液、氟化钠溶液、氟化钾溶液、溴化钾溶液、溴化钠溶液中的一种或几种。
[0014]进一步地，含有氯化钇的卤盐溶液中卤素离子总浓度为0.1～10mol/L，钇离子的浓度为0.001～0.5mmol/L。
[0015]进一步地，含有氯化钇的卤盐溶液中卤素离子总浓度为4.8mol/L，钇离子的浓度为0.208mmol/L。
[0016]本专利技术还提供了一种基于以上任意一项所述的双功能电解用电极的制备方法制备的双功能电解用电极，包括金属镍基底以及设置在所述金属镍基底上的镍钇混合氢氧化物层。
[0017]进一步地，所述镍钇混合氢氧化物层为纳米片阵列结构，所述镍钇混合氢氧化物层的成分为氢氧化镍、氢氧化钇、钇掺杂氢氧化镍或镍掺杂氢氧化钇中的至少一种。
[0018]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0019](1)本专利技术的一种双功能电解用电极及其制备方法，采用金属镍基底在常温常压环境下通过的卤盐溶液的腐蚀获得含有镍钇混合氢氧化物层的双功能电解用电极，与传统的贵金属双功能电解用电极的制备方法相比，制备工艺简单，制作成本大大降低，适于工业化推广应用。
[0020](2)本专利技术的一种双功能电解用电极及其制备方法，由金属镍基底以及设置在所述金属镍基底上的镍钇混合氢氧化物层组成，所述镍钇混合氢氧化物层作为双功能活性催化剂，可同时高效催化析氢反应和尿素电氧化反应，与传统的贵金属双功能电解用电极相比，原料成本低廉、易于推广应用。
附图说明
[0021]下面结合附图，通过对本专利技术的具体实施方式详细描述，将使本专利技术的技术方案及其有益效果显而易见。
[0022]图1所示为本专利技术一实施例的一种双功能电解用电极的制备方法流程图；
[0023]图2所示为本专利技术实施例1中60目斜纹金属镍网表面扫描电镜图片；
[0024]图3所示为本专利技术实施例1中得到的双功能电解用电极扫描电镜图片；
[0025]图4所示为本专利技术实施例1中得到的双功能电解用电极的表面X射线能谱面扫图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]本实施例提供了一种双功能电解用电极及其制备方法，如图1所示，包括如下步骤：S10清洁处理，对金属镍基底进行清洁处理，获得清洁的金属镍基底。S20腐蚀处理，将经清洁的金属镍基底在含有氯化钇的卤盐溶液中进行腐蚀处理，获得所述双功能电解用电极在所述金属镍基底的表面形成镍钇混合氢氧化物层，获得所述双功能电解用电极。
[0028]所述步骤S10包括如下步骤：S11将金属镍基底置于丙酮溶液中超声清洗10～30min，再用乙醇反复清洗，除去金属表面油脂层。超声清洗时间优选10min、15min、20min、25min或30min。所述金属镍基底优选为镍网、泡沫镍或镍片中的一种。S12将去除金属表面油脂层后的金属镍基底置于浓度为1～6mol/L的盐酸溶液中超声5～25min，并静置10～30min，再用蒸馏水反复清洗，除去金属表面氧化层，干燥后得到清洁的金属镍基底。优选盐酸溶液的浓度为1mol/L、2mol/L、3mol/L、4mol/L、5mol/L或6mol/L，所述S12步骤中的超声时间优选5min、10min、15min、20min或25min，静置时间优选10min、15min、20min、25min或30min。
[0029]所述S20步骤包括如下步骤：S21将清洁的金属镍基底置于含有氯化钇的卤盐溶液中，于常温常压条件下浸泡1～36小时，获得表面腐蚀的金属镍基底。浸泡时间优选1h、5h、10h、15h、18h、20h、25h、30h、35h或36h。所述卤盐溶液为氯化钾溶液、氯化镁溶液、氯化锂溶液、氯化钠溶液、氟化钠溶液、氟化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双功能电解用电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S10清洁处理，对金属镍基底进行清洁处理，获得清洁的金属镍基底；S20腐蚀处理，将经清洁的金属镍基底在含有氯化钇的卤盐溶液中进行腐蚀处理，获得所述双功能电解用电极在所述金属镍基底的表面形成镍钇混合氢氧化物层，获得所述双功能电解用电极。2.根据权利要求1所述的双功能电解用电极的制备方法，其特征在于，所述金属镍基底优选为镍网、泡沫镍或镍片中的一种。3.根据权利要求1所述的双功能电解用电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S10包括如下步骤：S11将金属镍基底置于丙酮溶液中超声清洗10～30min，再用乙醇反复清洗，除去金属表面油脂层；S12将去除金属表面油脂层后的金属镍基底置于浓度为1～6mol/L的盐酸溶液中超声5～25min，并静置10～30min，再用蒸馏水反复清洗，除去金属表面氧化层，干燥后得到清洁的金属镍基底。4.根据权利要求1所述的双功能电解用电极的制备方法，其特征在于，所述S20步骤包括如下步骤：S21将清洁的金属镍基底置于含有氯化钇的卤盐溶液中，于常温常压条件下浸泡1～36小时，获得表面腐蚀的金属镍基底；S22用蒸馏水冲洗表面腐蚀的金属镍基底...

【专利技术属性】
技术研发人员：周清稳，郭艳玲，石菲扬，顾伟诗，潘忠芹，叶长青，姜启玉，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：