本发明专利技术提供了一种钴/氧化钴/氧化钼原位电极的制备方法。先配置含钴/钼的氧化物或者钴/钼的氢氧化物的前驱体溶液，将其附着于泡沫镍（NF）表面，再利用电化学还原的方法，在特定电解液中施加恒定电位进行还原，使泡沫镍（NF）表面附着的前驱体物质还原成钴并生成氧化钴和氧化钼。本发明专利技术技术方案所需原料无污染、成本低廉、操作简单、制备快捷等多个优点；所制备的氧化钼钝化钴/氧化钴原位电极作为析氢反应（HER）和析氧反应（OER）的双功能电催化剂表现出优异的催化活性，具有应用于电催化分解水的良好前景。解水的良好前景。
【技术实现步骤摘要】
一种钴/氧化钴/氧化钼原位电极的制备方法
[0001]本专利技术涉及多组分多功能材料的制备，应用属于电催化和能量转换材料与器件领域。
技术介绍
[0002]能源消耗问题是制约世界发展的瓶颈问题。随着传统化石燃料的日渐枯竭，能源短缺和全球环境污染问题变得日益严峻。为缓解这类问题发展高效经济和可再生的绿色能源显得极为追切。氢能由于具有高能量转换效率，清洁可再生，零碳排放等优点，被视为是一类高效的新型能源载体(其中碱性条件下的电催化分解水被认为是最具有工业化应用潜力的方式之一)。水分解包括两个半反应，即在阳极发生的析氧反应(OER)和在阴极发生的析氧反应(HER)。目前性能最高效的HER和OER催化剂分别是铂基材料和铱、钌贵金属氧化物，但这些材料昂贵的价格,稀有的储量以及较差的稳定性严重限制了其大规模商业化应用。因此，寻找和制备无污染、价格低源、稳定高效的非贵金属基材料成为电催化分解水领域的重要研究方向。其中钴、镍基非贵全属材料不仅价格低廉、储量丰富而且在水分解方面表现出优异的性能层现出巨大的商业应用前景。
[0003]钼基化合物是许多领域的重要材料(作为电、光催化剂和其他催化剂)。钼的调谐值态及其与多种阴离子的容易结合使得钼基材料在不同领域的应用多样化（Catalysis Science & Technology, 2016, 6(7): 2403
‑
2412..）。到目前为止，各种钴基材料已经被报道用于HER，例如金属Co、CoS2、CoP和CoSe，显示出高的催化活性。钴氧化物/(氧)氢氧化物显示出对OER更好的催化活性。这意味着具有不同钴活性物种的钴基材料能够完成全部水分解以产生氢和氧。然而，金属Co或Co
x
O
y
材料具有许多缺点特征，例如容易积聚和低电导率。（Chemical communications, 2016, 52(35): 5946
‑
5949.）。
[0004]基于以上调研，本专利技术专利采用电化学还原的方式制备氧化钼钝化钴/氧化钴原位电极，利用较大的负电位使附着的氢氧化物转变为氧化物，钴氧化物或钴盐还原为金属钴，同时暴露更多的活性位点，通过调节电化学还原的时间优化电极中金属钴和氧化钴的比例，所制备的氧化钼钝化钴/氧化钴原位电极拟将具有高的HER和OER电催化活性和高稳定性。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种氧化钼钝化钴/氧化钴原位电极的制备方法，其制备包括如下步骤：S1、制备钴/钼的氧化物或钴/钼的氢氧化物的前驱体：将去结晶水的氯化钴溶于乙醇和冰乙酸的混合液中，然后边搅拌边加入乙酰丙酮钼，随后加入水
‑
乙醇的混合液，继续搅拌至溶液澄清，形成钴/钴的（氢）氧化物溶液，将溶液置于水热箱中保温一段时间，冷却之后将泡沫镍（NF）浸入其中，随后取出用匀胶机甩出多余溶液，干燥备用。
[0006]S2、电还原：将附着前驱体的NF置于硫酸钠和硼酸的电解液中，利用电化学工作站
采用恒电为的方式对NF进行一段时间的电还原。随后用UP水冲去表面电解液后干燥。
[0007]S3、将附着和电化学还原的步骤循环多次后制得电极，或者循环多次附着步骤后进行电化学还原制得氧化钼钝化钴/氧化钴原位电极。
[0008]进一步地，S1中，氯化钴的浓度为0.5~1 mol/L，氯化钴与乙酰丙酮钼的摩尔比为1：0.1~0.2。
[0009]进一步地，S1中，所述第一溶剂为乙醇和冰乙酸的混合液，其中乙醇与冰乙酸的体积比为1：0.02~0.04，第二溶剂为水
‑
乙醇的混合液，其中乙醇和水的体积比为1：0.03~0.07，第一溶剂与第二溶剂的体积比为1：0.1~0.3。
[0010]进一步地，S1中所述的水热箱保温温度为80℃~120℃，保温时间为4小时。
[0011]进一步地，，S1、S2中所述的干燥为70℃ ~90℃。
[0012]进一步地， S2中恒电位，电位相对于饱和甘汞电极范围为
‑
2.5~
‑
3.0 V。
[0013]进一步地， S2中时间为600 ~3000秒。
[0014]进一步地，S3中提及的循环次数均为0 ~5次。
[0015]本专利技术还涉及所述制备方法得到的材料在HER/OER双功能催化电解水中的应用。
[0016]本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术在制备氧化钼钝化钴/氧化钴原位电极材料时，首先配置前驱体溶液，Co、Mo元素达到分子级的混合，一方面有利于细化产物颗粒尺寸，利于暴露更多的活性面积而提高材料催化性能；另一方面，便于后续生成的氧化钼钝化钴/氧化钴原位电极中Co、CoO
x
、MoO
y
相（或称组份）的均匀分散，进而利于协同提高HER和OER电催化活性和稳定性。
[0017]2.将附着前驱体后的NF置于硫酸钠和硼酸的混合液中，利用电化学工作站采用恒电位的方式对NF进行一定时间的电还原。利用电还原方式将NF表面附着的氢氧化物生成氧化物，钴氧化物或钴盐还原为金属钴。
[0018]3.多次附着步骤则是提高其在NF的负载量，以增加活性位点数，进而提高HER和OER电催化活性和稳定性。
附图说明
[0019]图1为实施例1制备得到的样品测得的HER线性伏安扫描曲线及OER线性伏安扫描，其中，a为HER线性伏安扫描（LSV），b为 OER线性伏安扫描（LSV）。
[0020]图2为实施例2制备得到的样品测得的HER线性伏安扫描曲线及OER线性伏安扫描，其中，a为HER线性伏安扫描（LSV），b为 OER线性伏安扫描（LSV）。
[0021]图3为实施例3制备得到的样品测得的HER线性伏安扫描曲线及OER线性伏安扫描，其中，a为HER线性伏安扫描（LSV），b 为OER线性伏安扫描（LSV）。
[0022]图4为实施例4制备得到的样品测得的HER线性伏安扫描曲线。
[0023]图5为实施例5制备得到的样品测得的HER线性伏安扫描曲线及OER线性伏安扫描，其中，a为HER线性伏安扫描（LSV），b为 OER线性伏安扫描（LSV）。
[0024]图6为实施例6制备得到的样品测得的HER线性伏安扫描曲线及OER线性伏安扫描，其中，a为HER线性伏安扫描（LSV），b为 OER线性伏安扫描（LSV）。
[0025]图7为实施例3所制备样品的SEM图，a为倍率11000的SEM图，b为倍率50000的SEM图。
[0026]图8为实施例5所制备样品的SEM图，a为倍率10000的SEM图，b为倍率50000的SEM图。
[0027]图9为实施例6所制备样品的SEM图，a为倍率10000的SEM图，b为倍率50000的SEM图。
[0028]图10为实施例3、实施例5、实施例6的XRD图。
[0029]表征条件专利技术实施例中HER、OER本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种钴/氧化钴/氧化钼原位电极的制备方法，其特征在于，具体制备方法为：S1、制备钴/钼的氧化物或钴/钼的氢氧化物的前驱体：将去结晶水的氯化钴溶于乙醇和冰乙酸的混合液中，然后边搅拌边加入乙酰丙酮钼，随后加入水
‑
乙醇的混合液，继续搅拌至溶液澄清，形成钴/钼的氧化物或氢氧化物溶液，将溶液置于水热箱中保温一段时间，冷却之后将泡沫镍（NF）浸入其中，随后取出用匀胶机甩出多余溶液，干燥备用；S2、电还原：将附着前驱体的NF置于硫酸钠和硼酸的电解液中，利用电化学工作站采用恒电位的方式对NF进行一段时间的电还原，随后用UP水冲去表面电解液后干燥；S3、将溶液涂敷和电化学还原的步骤循环多次后制得电极，或者循环多次溶液涂敷步骤后进行电化学还原制得氧化钼钝化钴/氧化钴原位电极。2. 根据权利要求1所述的钴/氧化钴/氧化钼原位电极的制备方法，其特征在于，S1中，氯化钴的浓度为0.5~1 mol/L，氯化钴与乙酰丙酮钼的摩尔比为1：0.1~0.2。3.根据权利要求1所述的钴/氧化钴/氧化钼原位电极的制备方法，其特征在于，S...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄妞，李佳乐，骆禅，杨柳，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。