一种NiCu-NH2-BDC电极及其制备方法和在电解氨产氢中的应用技术

本发明专利技术公开了一种NiCu

【技术实现步骤摘要】
一种NiCu
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NH2
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BDC电极及其制备方法和在电解氨产氢中的应用


[0001]本专利技术属于氢能源
，具体涉及一种NiCu
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NH2
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BDC电极及其制备方法和在电解氨产氢中的应用。

技术介绍

[0002]电解氨产氢技术可以将氨分子在阳极转化为氮气和氢离子，同时阴极将氢离子还原成氢气，实现氨分解产生氢气。该过程理论电位仅为0.06V，理论能耗仅为46.2kJ/mol，远低于电解水产氢。电解浓氨产氢可作为主要的分布式产氢技术助力氢能经济建设，电解废水中的氨产氢可同步实现废水处理与能源回收。可见，电解氨产氢技术应用前景广阔。
[0003]氨在阳极分解生成氮气的过程过电势大、效率低，是目前主要的技术瓶颈。开发新型的阳极电催化剂是解决该问题的关键。
[0004]申请号为202210614655.2的专利技术专利公开了一种以镍铜为双金属位点，以2
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氨基
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对苯二甲酸(NH2
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BDC)为配体构成的双金属有机框架电极(简称为NiCu
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NH2
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BDC)，已被证明可以实现高效的电解氨产氢，是较为理想的新型阳极材料。
[0005]虽然金属有机框架材料可以通过多种手段合成，但是要制备具有高的电氧化氨阳极活性的NiCu
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NH2
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BDC电极，目前已知的方法仅有上述专利公开的水热合成法。其他金属有机框架材料的合成方法用于制备NiCu
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NH2
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BDC电极时，难以保持较高的电氧化氨阳极活性。而水热法高温高压，不易于规模化制备大尺寸电极，限制了该类型电极的应用。
[0006]因此，对于NiCu
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NH2
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BDC电极，需要开发易于规模化制备大尺寸电极，并且保持较高的电氧化氨阳极活性的合成方法。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种用于电解氨产氢的NiCu
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NH2
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BDC电极的制备方法，该方法常温差压即可操作，易于规模化制备大尺寸电极，并且制备出的NiCu
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NH2
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BDC电极具备高的电氧化氨阳极活性。
[0008]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种用于电解氨产氢的NiCu
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NH2
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BDC电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0010](1)配制电合成反应溶液：将镍金属盐、铜金属盐、2
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氨基
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对苯二甲酸和离子络合助剂溶于反应溶剂中，配制成反应溶液；
[0011](2)电合成NiCu
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NH2
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BDC电极：将基底电极置于步骤(1)配制的反应溶液中作为工作电极，同时设置参比电极与对电极形成三电极体系，对工作电极施加电压，在工作电极表面原位生长NiCu
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NH2
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BDC，得到NiCu
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NH2
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BDC电极。
[0012]作为优选的技术方案，所述镍金属盐为硝酸镍、硫酸镍、氯化镍中的一种或几种混合；所述铜金属盐为硝酸铜、硫酸铜、氯化铜中的一种或几种混合；所述离子络合助剂为十
六烷基三甲基溴化铵、十六烷基磺酸钠、硫酸钾、氟化铵的一种或几种混合；所述反应溶剂为水、甲醇、乙醇、二甲基亚砜、N,N
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二甲基甲酰胺的一种或几种混合。
[0013]作为优选的技术方案，所述基底电极为泡沫镍、不锈钢片、不锈钢丝网、石墨片、碳布或碳毡。
[0014]作为优选的技术方案，所述对电极为铂片；所述参比电极为饱和甘汞电极、银/氯化银电极或可逆氢电极。
[0015]作为优选的技术方案，所述步骤(2)中，工作电极与对电极的间距为1～10cm。
[0016]作为优选的技术方案，所述步骤(2)中，对工作电极施加的电压为
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0.5～
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2.5V，对工作电极施加电压的时间为50～300s。
[0017]作为优选的技术方案，所述步骤(2)中，对工作电极施加的电压为
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1.5V，对工作电极施加电压的时间为100s。
[0018]本专利技术还提供上述制备方法制备的NiCu
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NH2
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BDC电极。
[0019]本专利技术还提供上述NiCu
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NH2
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BDC电极在电解氨产氢中的应用，将NiCu
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NH2
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BDC电极作为阳极插入含氨的电解液中，并插入阴极，通电形成闭合回路电解，发生氧化还原反应生成氮气和氢气，并且收集氢气。
[0020]作为优选的技术方案，所述含氨的电解液的pH值为9～14，电解时的工作电压为0.5～0.7V。
[0021]本专利技术的有益效果在于：
[0022]本专利技术发现，将镍、铜、2
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氨基
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对苯二甲酸和离子络合助剂共同溶于反应溶剂中，并采用三电极恒电位方法可实现在基底电极表面原位生长NiCu
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NH2
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BDC，从而构建NiCu
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NH2
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BDC电极，且制备的NiCu
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NH2
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BDC电极具备高的电氧化氨阳极活性。与现有的水热合成法相比，电合成NiCu
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NH2
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BDC电极的电解氨性能更优，并且该方法常温差压，无需粘结剂，易于规模化制备大尺寸电极。
附图说明
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：
[0024]图1为实施例1制备的NiCu
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NH2
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BDC电极的扫描电镜图片。
[0025]图2为实施例1制备的NiCu
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NH2
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BDC电极、对比例1制备的NiCu电极、对比例2制备的泡沫镍电极分别在有氨与无氨溶液中的线性伏安曲线。
[0026]图3为实施例2制备的9cm2面积NiCu
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NH2
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BDC电极和实施例1制备的1cm2面积NiCu
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NH2
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BDC电极实物图。
[0027]图4为实施例2制备的9cm2面积NiCu
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NH2
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BDC电极和实施例1制备的1cm2面积NiCu
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NH2
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BDC电极分别在有氨与无氨溶液中的线性伏安曲线。
[0028]图5为实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电解氨产氢的NiCu
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NH2
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BDC电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)配制电合成反应溶液：将镍金属盐、铜金属盐、2
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氨基
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对苯二甲酸和离子络合助剂溶于反应溶剂中，配制成反应溶液；(2)电合成NiCu
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NH2
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BDC电极：将基底电极置于步骤(1)配制的反应溶液中作为工作电极，同时设置参比电极与对电极形成三电极体系，对工作电极施加电压，在工作电极表面原位生长NiCu
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NH2
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BDC，得到NiCu
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NH2
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BDC电极。2.根据权利要求1所述的用于电解氨产氢的NiCu
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NH2
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BDC电极的制备方法，其特征在于：所述镍金属盐为硝酸镍、硫酸镍、氯化镍中的一种或几种混合；所述铜金属盐为硝酸铜、硫酸铜、氯化铜中的一种或几种混合；所述离子络合助剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基磺酸钠、硫酸钾、氟化铵的一种或几种混合；所述反应溶剂为水、甲醇、乙醇、二甲基亚砜、N,N
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二甲基甲酰胺的一种或几种混合。3.根据权利要求1所述的用于电解氨产氢的NiCu
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NH2
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BDC电极的制备方法，其特征在于：所述基底电极为泡沫镍、不锈钢片、不锈钢丝网、石墨片、碳布或碳毡。4.根据权利要求1所述的用于电解氨产氢的NiCu
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NH2
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BDC电极的制备方法，其特征在于：所述对电...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵聚姣，王星敏，犹印，尹雪娇，唐浩，夏丹，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：