【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电解水制氢，涉及一种镍铁钼析氢电极及其制备方法与应用。
技术介绍
1、析氢反应是电解水制氢的阴极反应，其过电位大小和电流密度大小对电解水制氢的能耗和产氢速率有着至关重要的影响。贵金属pt/ru/ir及其合金具有较好的析氢性能，但是价格昂贵、资源稀缺且不适合大规模使用。工业上多采用镍网、泡沫镍以及nial等镍基析氢电极材料，但是受限于镍本身oer(阳极反应)活性有限，此类电极材料无法满足高电流密度电解水制氢的需求。因此，目前大量的以nimo和nimon等为代表的非贵金属阴极展现了非常较好的析氧活性和稳定性，也被认为是下一代高电流密度碱性水电解制氢的优选析氢阴极材料。
2、现有技术常采用水热、电镀或电化学沉积等方法制备非贵金属阴极，如cn114250485a公开了具有有序多孔结构的镍钼铁析氢电极、制备方法及应用，将镍基基底附着微球模板后，在高浓度镍源、钼源、柠檬酸钠、氯化钠、尿素的混合溶液中电沉积nimo，然后去除模板得到等多孔泡沫镍钼。最后浸渍fe得到nimofe析氢阴极；存在的问题只要包括：(1)盐浓度高(镍源＞100g/l)，原料成本高；(2)去除模板需要在丙酮类有机溶剂中长时间浸泡6～24h，会产生大量丙酮废液；(3)后期还有1个12～36h小时去离子水浸泡过程，时间冗长。
3、cn 102787329a公开了一种高效ni-mo-p/ni析氢电极制备方法，通过脉冲电沉积在预处理的镍片表面镀磷，将p掺杂进ni-mo镀层中，形成具有析氢能力优良，镀层均匀以及介于晶态和非晶态结构之间的ni-m
4、因此，现有技术采用的水热法将nimo复合氧化物(nimoo4)负载于金属镍网、不锈钢网等基底上，然后再通过高温还原得到nimo合金催化剂，或者氮化得到nimon催化剂，反应条件苛刻需要高温高压反应釜等设备，限制了其工业化价值；通过电镀法或电沉积法处理的成本较高，设备要求高，处理时间长，且直接电镀的nimo合金析氢性能有限；同时，原料镍盐等消耗量大，普遍浓度大于10g/l，成本较高。
5、基于以上研究，需要提供一种镍铁钼析氢电极的制备方法，所述制备方法无需使用高温高压反应釜、电镀电源以及价格昂贵的原料，即可得到析氢性能优异的n-nifemo电极材料。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种镍铁钼析氢电极及其制备方法与应用，尤其涉及一种氮掺杂镍铁钼析氢电极及其制备方法与应用，所述制备方法只需要将镍基基底浸泡在铁盐、钼盐和卤化盐的溶液中，即可在镍基基底上生长出镍铁钼氧化物层，无需在高温高压反应釜中进行水热反应，也无需使用电镀电源以及价格昂贵的镍盐原料；再经还原处理，即可得到析氢性能优异的镍铁钼电极材料。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种镍铁钼析氢电极的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
4、(1)镍基基底浸入包括铁盐、钼盐和卤化盐的前驱体溶液中进行刻蚀和原位沉积，得到负载镍铁钼氧化物的镍基基底；
5、(2)在还原性气氛下，热处理步骤(1)所述负载镍铁钼氧化物的镍基基底，得到所述镍铁钼析氢电极。
6、本专利技术所述制备方法中，镍基基底直接浸渍在铁盐、钼盐和卤化盐前驱体溶液中就能够在镍基基底表面生成镍铁钼氧化物，其中，本专利技术所述卤化盐中的卤离子对金属具备较强的亲和性，能够刻蚀镍基基底，得到镍离子，从而无需再添加大量的昂贵的镍源来制备镍铁钼析氢电极，大大节省了原料，并且在铁盐的微酸性作用的搭配下，卤离子的刻蚀能力进一步得到增强，因此，本专利技术仅需在上述三者的溶液中浸泡既能达到制备镍铁钼氧化物的目的，然后在还原性气氛下还原即可得到最终的镍铁钼电极材料，方法不仅简单易行，能耗低，能避免采用高温高压水热法制备镍铁钼氧化物时条件苛刻，还需要用到大量的镍源的问题，同时还避免了电镀法制备时成本较高的问题。
7、优选地，步骤(1)所述前驱体溶液中，铁盐、钼盐和卤化盐的浓度比为(0.2-8):(1-25):(1-20)，例如可以是0.2:1:1、5:5:6或8:25:20，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，进一步优选为(0.5-5):(3-20):(1.5-15)。
8、优选地，步骤(1)所述前驱体溶液中，铁盐的浓度为0.2-8g/l，例如可以是0.2g/l、0.5g/l、1g/l、1.5g/l、2g/l、2.5g/l、3g/l、3.5g/l、4g/l、4.5g/l、5g/l、5.5g/l、6g/l、6.5g/l、7g/l或8g/l，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值仍适用，进一步优选为0.5-5g/l。
9、优选地，步骤(1)所述前驱体溶液中，钼盐的浓度为1-25g/l，例如可以是1g/l、3g/l、5g/l、7g/l、9g/l、11g/l、13g/l、15g/l、17g/l、19g/l、21g/l、23g/l或25g/l，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值仍适用，进一步优选为3-20g/l。
10、优选地，步骤(1)所述前驱体溶液中，卤化盐的浓度为1-20g/l，例如可以是1g/l、3g/l、5g/l、7g/l、9g/l、11g/l、13g/l、15g/l、17g/l、19g/l或20g/l，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值仍适用，进一步优选为1.5-15g/l。
11、本专利技术所述铁盐、钼盐和卤化盐的浓度比应在合理的范围内，使三者相互搭配，一方面能够使卤离子发挥刻蚀作用，另一方面，能够避免金属铁离子和钼酸根在溶液中直接形成大量沉淀的问题。
12、具体的，若前驱体溶液中，三者浓度不在上述比例中，如:铁盐的浓度相对过低时，则提供给卤离子刻蚀的微酸性条件则不充分，影响了刻蚀结果，使最终得到的镍铁钼析氢电极的性能下降；若前驱体溶液中，铁盐的浓度相对过高时，则大部分铁离子会直接在溶液中沉淀析出，使得溶液中的铁离子过少，影响了镍铁钼氧化物的制备，降低了析氢电极的性能。
13、若钼盐的浓度过低时，同样存在提供的酸性不够，不利于镍铁钼氧化物的制备，若钼盐浓度过高时，大部分的钼也会直接水解沉淀，使前驱体溶液中钼离子含量过少，影响电极性能；若卤化盐的浓度过低时，则无法达到刻蚀基底的目的，若卤化盐的浓度过高时，无法与铁盐和钼盐浓度搭配，即使能够大量刻蚀出镍离子，由于铁离子和钼离子含量有限，也不能明显提升催化性能；因此，本专利技术所述前驱体溶液中，铁盐、钼盐和卤化盐的浓度相互搭配，通过共同作用，使得本专利技术得到性能优异的析氢电极。
14、优选地，步骤(1)所述刻蚀的温度为30-95℃，例如可以是30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或95℃，但不本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种镍铁钼析氢电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述前驱体溶液中，铁盐、钼盐和卤化盐的浓度比为(0.2-8):(1-25):(1-20)，进一步优选为(0.5-5):(3-20):(1.5-15)；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述刻蚀的温度为30-95℃，进一步优选为50-90℃；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述卤化盐包括氯化盐、氟化盐、溴化盐或碘化盐中的任意一种或至少两种的组合，优选为氯化盐；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述还原性气氛包括惰性气体和还原性气体；
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述还原性气氛中，含氮的还原性气体含量为3-15vol％；
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述镍基基底浸入前还进行了预处理，所述预处理包括：镍基基底依次采用除油溶液、
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
9.一种镍铁钼析氢电极，其特征在于，所述镍铁钼析氢电极采用如权利要求1-8任一项所述的制备方法得到。
10.一种如权利要求9所述镍铁钼析氢电极的应用，其特征在于，所述应用包括应用于碱性水电解的析氢阴极。
...【技术特征摘要】
1.一种镍铁钼析氢电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述前驱体溶液中，铁盐、钼盐和卤化盐的浓度比为(0.2-8):(1-25):(1-20)，进一步优选为(0.5-5):(3-20):(1.5-15)；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述刻蚀的温度为30-95℃，进一步优选为50-90℃；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述卤化盐包括氯化盐、氟化盐、溴化盐或碘化盐中的任意一种或至少两种的组合，优选为氯化盐；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述还原性气氛包...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐阳，杨鑫，万平玉，张树川，张洳菲，谢鳌，邢正阳，姜苏青，支玲玲，
申请(专利权)人：青岛绿色发展研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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