电解水阴极材料及其制备方法以及该阴极材料在电催化氢化还原染料中的应用技术

本发明专利技术涉及电化学氢化还原技术领域，公开了一种电解水阴极材料及其制备方法以及该阴极材料在电催化氢化还原染料中的应用。该方法包括：(1)对基底材料进行预处理；(2)将预处理后的基底材料裁剪为块状，然后在镍盐溶液中进行预镀镍；(3)配制含有第一金属元素、第二金属元素和非金属元素的催化剂镀液，并用碱液将催化剂镀液调节至pH为8

【技术实现步骤摘要】
电解水阴极材料及其制备方法以及该阴极材料在电催化氢化还原染料中的应用


[0001]本专利技术涉及电化学氢化还原
，具体涉及一种电解水阴极材料及 其制备方法以及该阴极材料在电催化氢化还原染料中的应用。

技术介绍

[0002]电化学还原染料的方法有三种：直接电化学还原、间接电化学还原和电 催化氢化还原。直接电化学还原存在电流效率低、还原速率慢的缺陷。间接 电化学还原需要电子媒介体(Fe
2+
/Fe
3+
)，而且要加入大量的有机配体。目 前间接电化学还原染料的研究较多，但有机配体成本高，且不能重复使用， 而且染料染色色差不好控制，难以实现工业生产和印染应用。
[0003]电催化氢化还原方法的原理如图12所示。
[0004]电解水时，在阴极槽中发生水还原析氢反应(HER)，在阳极槽中发生 水氧化析氧反应(OER)，中间用质子渗透膜(PEM)分隔。阴极产生的氢 原子具有较强的还原能力，能将不溶于水的还原染料分子还原，生成能溶于 碱性溶液的还原态染料分子，阳极产生的氧气。与传统的液相催化氢化方法 相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备电解水阴极材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)对基底材料进行预处理，其中，所述基底材料为不锈钢、镍箔、铜箔或碳箔中的至少一种；(2)将预处理后的基底材料裁剪为块状，然后在镍盐溶液中进行预镀镍，得到具有镍镀层的基底材料；(3)配制含有第一金属元素、第二金属元素和非金属元素的催化剂镀液，并用碱液将催化剂镀液调节至pH为8～11，然后采用三电极法将具有镍镀层的基底材料置于催化剂镀液中进行电镀，得到阴极材料；其中，所述第一金属元素为Ni、Co和Fe中的至少一种，所述第二金属元素为Mo和/或W，所述非金属元素为P、S和N中的至少一种。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述基底材料为不锈钢时，所述预处理的具体操作为：采用320目和600目的SiC砂纸依次对基底材料进行打磨，去除表层，然后采用恒电位仪在0.5～2mol/L的硫酸溶液中去除表面氧化层；优选地，所述基底材料为镍箔和/或铜箔时，所述预处理的具体操作为：将基底材料在0.5～2mol/L的盐酸溶液中浸泡10～30分钟，清洗后备用；优选地，所述基底材料为碳箔时，所述预处理的具体操作为：将基底材料置于0.5～2mol/L的硝酸溶液中浸泡1小时以上，清洗后备用。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述镍盐溶液为NiCl2·
6H2O和/或NiSO4·
6H2O溶液，浓度为0.5～2mol/L；优选地，在步骤(2)中，采用电沉积进行预镀镍；所述电沉积的条件为：电流为
‑
50～
‑
200mA
·
cm2，时间为5
‑
30分钟。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)所述催化剂镀液中，第一金属元素的浓度为0.1
‑
2mol/L，第二金属元素的浓度为0.02
‑
0.5mol/L，非金属元素的浓度为0.02
‑
0.5mol/L；所述电镀的条件为：电流为
‑
50～
‑
200mA
·
cm2，时间为5
‑
30分钟。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(3)所述催化剂镀液中，还含有0.1
‑
1mol/L的C6H5Na3O7·
2H2O溶液。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述碱液为氨水溶液。7.由权利要求1
‑
6中任意一项所述的方法制备的电解水阴极材料，其特征在于，所述阴极材料包括基底材料和催化剂，所述基底材料为不锈钢、镍箔、铜箔或碳箔中的至少一种，所述催化剂含有第一金属元素、第二金属元素和非金属元素，其中，所述第一金属元素为Ni、Co和Fe中的至少一种，所述第二金属元素为Mo和/或W，所述非金属元素为P、S和N中的至少一种。8.根据权利要求7所述的阴极材料，其特征在于，所述阴极材料的组成为：所述基底材料为不锈钢，所述第一金属元素为Ni，所述第二金属元素为Mo，所述非金属元素为P；或所述基底材料为不锈钢，所述第一金属元素为Co，所述第二金属元素为Mo，所述非金属元素为P；或所述基底材料为不锈钢，所述第一金属元素为Fe，所述第二金属元素为Mo，所述非金属
元素为P；或所述基底材料为不锈钢，所述第一金属元素为Ni，所述第二金属元素为W，所述非金属元素为P；或所述基底材料为不锈钢，所述第一金属元素为Co，所述第二金属元素为W，所述非金属元素为P；或所述基底材料为不锈钢，所述第一金属元素为Fe，所述第二金属元素为W，所述非金属元素为P；或所述基底材料为不锈钢，所述第一金属元素为Ni，所述第二金属元素为Mo，所述非金属元素为S；或所述基底材料为不锈钢，所述第一金属元素为Co，所述第二金属元素为Mo，所述非金属元素为S；或所述基底材料为不锈钢，所述第一金属元素为Fe，所述第二金属元素为Mo，所述非金属元素为S；或所述基底材料为不锈钢，所述第一金属元素为Ni，所述第二金属元素为W，所述非金属元素为S；或所述基底材料为不锈钢，所述第一金属元素为Co，所述第二金属元素为W，所述非金属元素为S；或所述基底材料为不锈钢，所述第一金属元素为Fe，所述第二金属元素为W，所述非金属元素为S；或所述基底材料为不锈钢，所述第一金属元素为Ni，所述第二金属元素为Mo，所述非金属元素为N；或所述基底材料为不锈钢，所述第一金属元素为Co，所述第二金属元素为Mo，所述非金属元素为N；或所述基底材料为不锈钢，所述第一金属元素为Fe，所述第二金属元素为Mo，所述非金属元素为N；或所述基底材料为不锈钢，所述第一金属元素为Ni，所述第二金属元素为W，所述非金属元素为N；或所述基底材料为不锈钢，所述第一金属元素为Co，所述第二金属元素为W，所述非金属元素为N；或所述基底材料为不锈钢，所述第一金属元素为Fe，所述第二金属元素为W，所述非金属元素为N；或所述基底材料为镍箔，所述第一金属元素为Ni，所述第二金属元素为Mo，所述非金属元素为P；或所述基底材料为镍箔，所述第一金属元素为Co，所述第二金属元素为Mo，所述非金属元素为P；或所述基底材料为镍箔，所述第一金属元素为Fe，所述第二金属元素为Mo，所述非金属元素为P；或所述基底材料为镍箔，所述第一金属元素为Ni，所述第二金属元素为W，所述非金属元素为P；或
所述基底材料为镍箔，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏冬，刘自豪，吴晨曦，姜会钰，彭俊军，王振东，吕少仿，杨锋，刘慧宏，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：