用于电极的镍基合金复合材料及其制备方法和电催化电极技术

本发明专利技术提供一种用于电极的镍基合金复合材料，包括镍基合金和多孔的导电基底，镍基合金与还原剂还原反应形成具有纳米颗粒结构的镍基合金并原位生长在所述导电基底上。还提供一种上述镍基合金复合材料的制备方法和电催化电极。本申请技术方案，多孔导电基底表层会与合金离子前驱体溶液一同被还原剂还原成合金纳米颗粒，从而产生原子键合，保证合金纳米颗粒层与导电基底的牢固导电结合，另外所述合金离子前驱体溶液还能渗透到多孔导电基底的内部，在被还原剂还原成合金纳米颗粒后，合金纳米颗粒层与导电基底结合牢固，从而保证了导电基底与具有纳米颗粒结构的镍基合金具有良好的稳定性，并保持有良好的导电性，可有效促进电催化相关反应的进行。进电催化相关反应的进行。进电催化相关反应的进行。

【技术实现步骤摘要】
用于电极的镍基合金复合材料及其制备方法和电催化电极


[0001]本专利技术涉及电催化
，特别是涉及一种用于电极的镍基合金复合材料及制备方法和电催化电极。

技术介绍

[0002]铂是水电解制氢、燃料电池和金属
‑
空气电池中氧还原反应最具活性的电催化剂。钌和铱基材料被公认为是水电解产氧最具活性的电催化剂。但它们属于稀有元素，就大规模商业化应用而言其极高的成本限制了它们的广泛应用。高性能低贵金属含量催化剂的研究发展能够减轻当前能源转化领域对贵金属催化剂的依赖，从而有利于规模化生产应用。对催化剂的结构调控是一种有效的方法，开放的纳米结构，包括中空和多孔的纳米颗粒，例如纳米笼和纳米框架，可能有助于实现这一目标，并增强质量传递。但多孔金属结构通常以纳米颗粒的形式存在，并且通常不具有长期稳定性，因为它们团聚或脱离(通常是碳)载体。相比之下，纳米复合结构具有较高的导电性而可以显示出更好的稳定性，有利于活性位点的暴露，提高催化活性。
[0003]因此，亟需一种具有纳米颗粒结构的电催化电极材料，能够保持良好电催化性能，还能够表现出长期稳定特性。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于：
[0005]第一方面，提供一种用于电极的镍基合金复合材料，其关键在于：包括镍基合金和多孔的导电基底，所述镍基合金与还原剂还原反应形成具有纳米颗粒结构的镍基合金并原位生长在所述导电基底上。
[0006]结合第一方面，在一种实现方式中，所述镍基合金包括镍金属和其它金属M，所述其它金属M包括Pt、Pd、Au、Ag、Rh、Ir、Os、Ru、Sb、Ti、Ta、Nb、Co、Mn、Cu、Fe、Ni的一种或多种。
[0007]结合第一方面，在一种实现方式中，所述导电基底包括多孔金属导电基底和/或碳基底，具有纳米颗粒结构的所述镍基合金与所述多孔金属导电基底进行原子键合和/或与所述碳基底的多孔结构牢固结合。
[0008]结合第一方面，在一种实现方式中，所述多孔金属导电基底包括金属片、金属网、泡沫金属、合金片、合金网中的一种或多种。
[0009]结合第一方面，在一种实现方式中，所述碳基底包括碳纤维纸、碳布中的一种或多种。
[0010]结合第一方面，在一种实现方式中，所述还原剂包括KBH4、NaBH4、柠檬酸、抗坏血酸、肼、儿茶酚硼烷、二氢双(2
‑
甲氧乙氧基)铝酸钠的一种或多种。
[0011]第二方面，提供一种第一方面所述任一种实现方式中所述的用于电极的镍基合金复合材料的制备方法，其关键在于，包括如下步骤：
[0012]步骤一：清洗多孔导电基底；
[0013]步骤二：恒温加热镍金属盐和其它金属M盐前驱体水溶液，再放入所述导电基底，然后加入所述还原剂充分进行化学还原反应，所述导电基底上堆积生长具有纳米颗粒结构的镍基合金；
[0014]步骤三：取出生长有镍基合金的导电基底，并进行清洗。
[0015]结合第二方面，在一种实现方式中，所述其它金属M盐前驱体包括金属氧化物、金属硫酸盐、金属氯化物、金属硝酸盐、金属氮化物、金属离子配合物的一种或多种。
[0016]结合第二方面，在一种实现方式中，所述金属离子配合物为二茂基金属配合物、乙酰丙酮金属、金属有机框架的一种或多种。
[0017]结合第二方面，在一种实现方式中，所述金属离子配合物为二茂基金属配合物、乙酰丙酮金属、金属有机框架的一种或多种。
[0018]结合第二方面，在一种实现方式中，所述步骤一中清洗导电基底采用醇和/或酸和/或水进行清洗。
[0019]结合第二方面，在一种实现方式中，所述步骤一中清洗导电基底依次采用醇、酸、水进行多次循环清洗。
[0020]第三方面，提供一种电催化电极，其关键在于：包括第一方面所述任一种实现方式中所述的镍基合金复合材料。
[0021]如上所述，本专利技术的一种用于电极的镍基合金复合材料、制备方法及电催化电极至少包括以下有益效果：多孔导电基底表层会与合金离子前驱体溶液一同被还原剂还原成合金纳米颗粒，从而产生原子键合，保证合金纳米颗粒层与导电基底的牢固导电结合，另外所述合金离子前驱体溶液还能渗透到多孔导电基底的内部，在被还原剂还原成合金纳米颗粒后，合金纳米颗粒层与导电基底进一步结合牢固，从而保证了导电基底与具有纳米颗粒结构的镍基合金具有良好的稳定性，并保持有良好的导电性，可有效促进电催化相关反应的进行。
附图说明
[0022]图1为本专利技术一种用于电极的镍基合金复合材料的制备方法的流程示意图；
[0023]图2为表征实验1中空白泡沫金属导电基底的电子显微镜扫描图；
[0024]图3为表征实验1中NiPt
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泡沫金属导电基底复合材料的电子显微镜扫描图；
[0025]图4为表征实验1中NiPt
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泡沫金属导电基底复合材料的纳米颗粒结构的电子显微镜扫描图；
[0026]图5为表征实验2中实施例6制备得到的NiIr
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泡沫金属导电基底复合材料的电子显微镜扫描分析图；
[0027]图6为表征实验2中实施例13制备得到的NiIr
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泡沫金属导电基底复合材料的电子显微镜扫描分析图；
[0028]图7为制氢实验1中实施例1～2、4～10及12所制备得到的NiM
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泡沫金属导电基底复合材料进行电解水制氢实验的电流密度曲线图；
[0029]图8为制氢实验2中实施例3所制备得到的NiAu
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泡沫金属导电基底复合材料进行电解水制氢实验的电流密度曲线图；
[0030]图9为制氢实验2中实施例11所制备得到的NiNi
‑
泡沫金属导电基底复合材料进行
电解水制氢实验的电流密度曲线图。
具体实施方式
[0031]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的保护范围。
[0032]实施例
[0033]一、一种用于电极的镍基合金复合材料，包括导电基底和镍基合金，所述镍基合金与还原剂还原反应形成具有纳米颗粒结构的镍基合金并原位生长在所述导电基底上。所述镍基合金包括镍金属和其它金属M，所述其它金属M包括Pt、Pd、Au、Ag、Rh、Ir、Os、Ru、Sb、Ti、Ta、Nb、Co、Mn、Cu、Fe、Ni的一种或多种。所述镍金属和其它金属M的物质的量之比为(1～1000)：(1～1000)。
[0034]多孔导电基底表层会与合金离子前驱体溶液一同被还原剂还原成合金纳米颗粒，从而产生原子键合，保证合金纳米颗粒层与导电基底的牢固导电结合，另外所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电极的镍基合金复合材料，其特征在于：包括镍基合金和多孔的导电基底，所述镍基合金与还原剂还原反应形成具有纳米颗粒结构的镍基合金并原位生长在所述导电基底上。2.根据权利要求1所述的用于电极的镍基合金复合材料，其特征在于：所述镍基合金包括镍金属和其它金属M，所述其它金属M包括Pt、Pd、Au、Ag、Rh、Ir、Os、Ru、Sb、Ti、Ta、Nb、Co、Mn、Cu、Fe、Ni的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的用于电极的镍基合金复合材料，其特征在于：所述导电基底包括多孔金属导电基底和/或碳基底，具有纳米颗粒结构的所述镍基合金与所述多孔金属导电基底进行原子键合和/或与所述碳基底的多孔结构牢固结合。4.根据权利要求3所述的用于电极的镍基合金复合材料，其特征在于：所述多孔金属导电基底包括金属片、金属网、泡沫金属、合金片、合金网中的一种或多种。5.根据权利要求3所述的用于电极的镍基合金复合材料，其特征在于：所述碳基底包括碳纤维纸、碳布中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的用于电极的镍基合金复合材料，其特征在于，所述还原剂包括KBH4、NaBH4、柠檬酸、抗坏血酸、肼、儿茶酚硼烷、二氢双(2
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甲氧乙氧基)铝酸钠的一种或多种。7.一种权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，张加加，请求不公布姓名，周振声，
申请(专利权)人：上海莒纳新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：