一种HOF纳米棒阵列电极及应用制造技术

本发明专利技术属于光电催化领域，公开了一种HOF纳米棒阵列电极及应用。该电极包括基底和涂覆于所述基底表面的HOF混合泥浆料；所述HOF混合泥浆料为将HOF与水、无水乙醇和粘结剂经超声混合制得。本发明专利技术将HOF纳米棒阵列电极用作光电催化分解水的催化剂，并通过与光催化和电催化的协同作用，实现高效的光电解水产氢。实现高效的光电解水产氢。实现高效的光电解水产氢。

【技术实现步骤摘要】
一种HOF纳米棒阵列电极及应用


[0001]本专利技术属于光电催化领域，更具体地，涉及一种HOF纳米棒阵列电极及应用。

技术介绍

[0002]能源和环境是当今社会发展的两大主题。当前能源仍然面临枯竭和环境污染等问题。因此，迫切需要开发一种廉价、高效清洁和可持续获得的能源。氢能作为一种洁净的新能源，是煤、石油等传统能源最为理想的替代物。水在地球上储量丰富，几乎取之不尽、用之不竭，因此，分解水制氢是一种可持续获得、清洁且环保的能源制备方法。在众多分解水制备氢能方法中，光催化和电催化分解水被广泛认为是简单、易操作的制氢方法。
[0003]在光催化分解水过程中，由于光生电子和空穴的复合及产物氢氧的逆反应，使得纯水体系的光分解水制氢效率很低。而在电催化分解水制氢过程中，析氧过程耗能大，是制约工业分解水技术发展的主要因素。贵金属如Pt、Ru、Ir及其氧化物(RuO2和IrO2)等具有很高的催化电解水析氢、析氧性质，但价格昂贵、储备少，资源稀缺。因此，研究一种高效的分解水的方法是目前各研究人士首要任务。
[0004]光电催化是特殊的多相催化，是指光照射与电解液接触到半导体表面时产生的光生电子－空穴对被半导体/电解液的电场分离后与溶液中离子发生氧化还原反应的过程。光电催化技术在光电解水产氢领域的应用，一方面可减轻化石燃料的燃烧对环境造成的破坏，另一方面能生成氢气这一燃烧值高的绿色能源，缓解能源危机，使得在解决人类最棘手的两大问题的同时真正实现人类社会绿色，循环，可持续发展，是一项造福于全人类的举措。
[0005]能用于光电催化的电极材料不仅需要具有光催化活性，即一定的光响应能力，还需要具有电催化活性，结合光催化和电催化两者的优势，实现1+1＞2的催化效果。目前HOF具有高晶体质量、比表面积大、结构可调、低骨架密度、低成本及化学稳定性良好等特点，因此，目前亟待提出一种HOF纳米棒阵列电极及在光电催化分解水技术中的应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出一种HOF纳米棒阵列电极及应用。本专利技术将HOF纳米棒阵列电极用作光电催化分解水的催化剂，并通过与光催化和电催化的协同作用，实现高效的光电解水产氢。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种HOF纳米棒阵列电极，该电极包括基底和涂覆于所述基底表面的HOF混合泥浆料；
[0008]所述HOF混合泥浆料为将HOF与无水乙醇和粘结剂经超声混合制得。
[0009]根据本专利技术，优选地，所述HOF、无水乙醇和粘结剂的用量比为(15
‑
25)g：(2
‑
4)g：1L。
[0010]根据本专利技术，优选地，所述HOF、无水乙醇和粘结剂的用量比为(20
‑
25)g：(2.5
‑
3)g：1L。
[0011]根据本专利技术，优选地，所述基底选用铂碳基底；所述铂碳基底使用前通过氧化铝粉进行打磨，再涂覆HOF混合泥浆料，如图1所示。
[0012]在本专利技术中，所述HOF纳米棒阵列电极在真空干燥环境下保存。
[0013]本专利技术另一方面提供了所述的HOF纳米棒阵列电极在光电催化分解水制备氢气中的应用。
[0014]根据本专利技术，优选地，所述光电催化分解水制备氢气采用三电极光电化学电解池封闭体系，且所述HOF纳米棒阵列电极为工作电极。
[0015]根据本专利技术，优选地，所述HOF纳米棒阵列电极的有效面积为(0.8
‑
1.5)cm
×
1.5cm。
[0016]根据本专利技术，优选地，所述三电极光电化学电解池封闭体系的对电极为铂电极，参比电极为饱和Ag/AgCl电极。
[0017]根据本专利技术，优选地，所述三电极光电化学电解池封闭体系的电解液为Na2SO3水溶液、Na2S水溶液和硫酸中的至少一种。
[0018]根据本专利技术，优选地，所述光电催化分解水制备氢气的光源为250
‑
350W氙灯，光照强度为300
‑
340mWcm
‑2，光照时间为25
‑
35min。
[0019]在本专利技术中，所述HOF纳米棒阵列电极可利用电化学工作站测定其好坏，在测试前，将所述HOF纳米棒阵列电极利用乙醇冲洗。
[0020]本专利技术的技术方案的有益效果如下：
[0021](1)本专利技术将HOF纳米棒阵列电极用作光电催化分解水的催化剂，并通过与光催化和电催化的协同作用，实现了高效的光电解水产氢；
[0022](2)本专利技术将HOF纳米棒阵列电极应用在光电催化分解水制备氢气技术中，改变了传统光电解水中成本高、效率低的问题，所需设备简单，工艺过程易操控，所得产物纯度高，节约成本；
[0023](3)本专利技术的光电催化分解水制备氢气技术得到的副产物清洁无污染、氢气产率较高。
[0024]本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0025]通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0026]图1(a)、(b)示出了本专利技术实施例1提供的一种HOF的微观形貌图。
[0027]图2示出了本专利技术实施例1提供的一种HOF纳米棒阵列电极的制备流程示意图。
[0028]图3(a)示出了本专利技术实施例1提供的一种HOF纳米棒阵列电极在H2SO4水溶液(0.5mol L
‑1)中的极化曲线(其中：LSV为极化曲线，Current为电流，Potential为电压，测试温度为室温)
[0029]图3(b)示出了本专利技术实施例1提供的一种HOF纳米棒阵列电极利用图3(a)的极化曲线计算的塔菲尔斜率。(其中：Current为电流，Potential为电压)
[0030]图3(c)示出了本专利技术实施例1提供的一种HOF纳米棒阵列电极在开路电压电位下
的奈奎斯特图(测试温度为室温)。
[0031]图3(d)示出了本专利技术实施例1提供的一种HOF纳米棒阵列电极在800圈CV循环前后的伏安循环曲线图。(其中：Current为电流，Potential为电压，测试温度为室温)
[0032]图4示出了通过气相色谱技术测得的本专利技术实施例1的光电催化分解水制备氢气的含量随时间变化图。(其中，H
2 evolution为H2含量演化过程)
[0033]图5示出了通过气相色谱技术测得的本专利技术实施例1的光电催化分解水制备氢气的析出速率随时间变化图。(其中，H
2 evolution为H2析出速率演化过程)
具体实施方式
[0034]下面将更详细地描述本专利技术的优选实施方式。虽然以下描述了本专利技术的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种HOF纳米棒阵列电极，其特征在于，该电极包括基底和涂覆于所述基底表面的HOF混合泥浆料；所述HOF混合泥浆料为将HOF与无水乙醇和粘结剂经超声混合制得。2.根据权利要求1所述的HOF纳米棒阵列电极，其中，所述HOF、无水乙醇和粘结剂的用量比为(15
‑
25)g：(2
‑
4)g：1L。3.根据权利要求2所述的HOF纳米棒阵列电极，其中，所述HOF、无水乙醇和粘结剂的用量比为(20
‑
25)g：(2.5
‑
3)g：1L。4.根据权利要求1所述的HOF纳米棒阵列电极，其中，所述基底选用铂碳基底。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的HOF纳米棒阵列电极在光电催化分解水制备氢气中的应用。6.根据权利要求5所述的应用，其中，所述光电催化...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍飞，乔山林，陈立芳，王婉辉，郭晓萌，徐晓阳，徐智策，
申请(专利权)人：石家庄循环化工研究院，
类型：发明
国别省市：