一种植酸改性的水滑石纳米阵列材料及其电催化盐水析氧的方法技术

本发明专利技术提供了一种植酸改性的水滑石纳米阵列材料电催化盐水析氧的方法，所述方法包括以下三种方案中的至少一种：方案一，构建植酸包覆的水滑石纳米阵列材料作为阳极的高浓盐水电解反应器，并将电解液与所述植酸改性的水滑石纳米阵列材料接触。方案二：构建未改性的水滑石纳米阵列材料作为阳极的高浓盐水电解反应器，并将含有植酸的电解液与所述未改性的水滑石纳米阵列材料接触。方案三：构建植酸包覆的水滑石纳米阵列材料作为阳极的高浓盐水电解反应器，并将含有植酸的电解液与所述未改性的水滑石纳米阵列材料接触。本发明专利技术所述的植酸改性的水滑石纳米阵列材料中金属离子附近电子云密度降低，使得金属离子价态更易达到高价态，从而催化活性更好。从而催化活性更好。从而催化活性更好。

【技术实现步骤摘要】
一种植酸改性的水滑石纳米阵列材料及其电催化盐水析氧的方法


[0001]本专利技术属于及电化学催化领域，具体涉及一种植酸改性的水滑石纳米阵列材料及其电催化盐水析氧的方法。

技术介绍

[0002]氢能是一种具有高能量密度和环境友好性的能源载体。电解水制氢作为一种简便、经济、生态友好的制氢技术，在日益增长的全球能源需求方面脱颖而出。目前，许多低成本的水电解槽被开发。但是几乎所有的体系都使用淡水资源作为电解液，这无疑给淡水资源带来沉重的压力。如果直接电解高浓盐水生产氢气，氢气作为燃料又会生产高纯度淡水，将同时实现高浓盐水净化和产氢的目的。但高浓盐水中高浓度的氯离子不仅会在阳极发生氯氧化反应与电解水的析氧反应发生竞争，也会腐蚀析氧反应催化剂。
[0003]因此，人们急需开发一种高效且稳定的析氧反应催化剂用于电解盐水制氢。
[0004]为了解决以上问题，提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术开发了一种植酸改性的水滑石纳米阵列材料及其电催化盐水析氧的方法，该方法是通过使用植酸包覆的水滑石纳米阵列材料作为阳极或在盐水加入植酸来催化电解高浓盐水析氧的。
[0006]本专利技术第一方面提供了一种植酸改性的水滑石纳米阵列材料，其特征在于，包含植酸外层、水滑石纳米阵列中间层及导电基底内层。
[0007]优选地，所述植酸改性的水滑石纳米阵列材料中包含的金属元素选自：镍、钴、铁、锰、钒、铬、铜中的一种或几种。
[0008]本专利技术第二方面提供了一种第一方面所述的植酸改性的水滑石纳米阵列材料的制备方法，包括以下步骤：首先将水滑石纳米阵列材料浸泡入植酸溶液中，再将上述溶液转移至水热反应釜后，放入烘箱进行水热操作，之后用去离子水洗涤，除去电极表面残留物质后干燥，即得到植酸包覆的水滑石纳米阵列材料。
[0009]优选地，所述植酸溶液的浓度为0.01～10摩尔每升。
[0010]优选地，所述植酸溶液的溶剂为乙醇、水、丙醇或其他可溶解植酸的溶剂中的一种或几种。
[0011]优选地，所述水热温度为50℃～200℃，水热时间为1～50小时。
[0012]本专利技术第三方面提供了一种第一方面所述的植酸改性的水滑石纳米阵列材料电催化盐水析氧的方法，包括下列三种方案中的至少一种；
[0013]方案一，构建植酸包覆的水滑石纳米阵列材料作为阳极的高浓盐水电解反应器，并将电解液与所述植酸改性的水滑石纳米阵列材料接触。
[0014]方案二：构建未改性的水滑石纳米阵列材料作为阳极的高浓盐水电解反应器，并
将含有植酸的电解液与所述未改性的水滑石纳米阵列材料接触。
[0015]方案三：构建植酸包覆的水滑石纳米阵列材料作为阳极的高浓盐水电解反应器，并将含有植酸的电解液与所述未改性的水滑石纳米阵列材料接触。
[0016]优选地，所述电解液中氢氧化钠、氢氧化钾或其他显碱性的物质浓度为0.01～10摩尔每升。
[0017]优选地，所述电解液中氯化钠浓度为0.01～3摩尔每升。
[0018]优选地，方案二或方案三中所述含有植酸的电解液中，植酸的浓度为10～1000毫克每升。
[0019]上述技术方案在不矛盾的前提下，可以自由组合。
[0020]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0021]1、本专利技术首次以植酸改性水滑石纳米阵列材料作为电催化盐水反应的阳极催化剂，这是因为植酸中磷酸根集团本身就有很高的电负性，吸附水滑石附近的电子后，电负性更强，对电解液中的氯离子排斥性更强，且植酸是大分子结构，有一定的位阻来阻隔氯离子进入水滑石中进行腐蚀。
[0022]2、本专利技术所述的植酸改性的水滑石纳米阵列材料中电子云密度更低，金属价态更高，催化活性更好，可以保持更长时间的阳极稳定性，最长达到800小时左右。
附图说明
[0023]图1为实施例1植酸化合物包覆的钴铁水滑石电极的X射线衍射图；
[0024]图2为实施例1植酸化合物包覆的钴铁水滑石电极的扫描电子显微镜测试图与X射线能谱仪
‑
元素分布测试图；
[0025]图3为实施例1植酸化合物包覆的钴铁水滑石电极的高分辨透射电镜图；
[0026]图4为实施例1植酸化合物包覆的钴铁水滑石电极的晶面条纹；
[0027]图5为实施例2植酸化合物包覆的钴铁水滑石电极的线性扫描伏安图；
[0028]图6为实施例3植酸化合物包覆的钴铁水滑石电极的恒电流曲线图；
[0029]图7为对比例1二氧化锰包覆的钴铁水滑石电极的线性扫描伏安图；
[0030]图8为对比例2二氧化锰包覆的钴铁水滑石电极的恒电流曲线图；
[0031]图9为实施例4植酸作为添加剂时，钴铁水滑石电极的线性扫描伏安图；
[0032]图10为实施例5植酸作为添加剂时，钴铁水滑石电极的恒电流曲线图；
[0033]图11为对比例3环己六醇作为添加剂时，钴铁水滑石电极的线性扫描伏安图；
[0034]图12为对比例4环己六醇作为添加剂时，钴铁水滑石电极的恒电流曲线图；
[0035]图13为实施例6植酸作为添加剂时，植酸化合物包覆的钴铁水滑石电极的恒电流曲线图。
具体实施方式
[0036]下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细描述。
[0037]本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的
常规产品。
[0038]本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“联接”到另一元件时，它可以直接联接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“联接”可以包括无线联接。
[0039]在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0040]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“联接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定联接，也可以是可拆卸联接，或一体地联接；可以是机械联接，也可以是电联接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0041]本
技术人员可以理解，除非另外定义本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种植酸改性的水滑石纳米阵列材料，其特征在于，包含植酸外层、水滑石纳米阵列中间层及导电基底内层。2.根据权利要求1所述的植酸改性的水滑石纳米阵列材料，其特征在于，所述植酸改性的水滑石纳米阵列材料中包含的金属元素选自：镍、钴、铁、锰、钒、铬、铜中的一种或几种。3.一种权利要求1所述的植酸改性的水滑石纳米阵列材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将水滑石纳米阵列材料浸泡入植酸溶液中，再将上述溶液转移至水热反应釜后，放入烘箱进行水热操作，之后用去离子水洗涤，除去电极表面残留物质后干燥，即得到植酸包覆的水滑石纳米阵列材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述植酸溶液的浓度为0.01～10摩尔每升。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述植酸溶液的溶剂为乙醇、水、丙醇或其他可溶解植酸的溶剂中的一种或几种。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述水热温度为50℃～200℃，水热时间为1～50小时。...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓明，刘威，李世航，邝允，
申请(专利权)人：深圳氢致能源有限公司，
类型：发明
国别省市：