【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学，尤其是涉及一种多孔多金属异质碱性制氢电极及其制备方法与应用。
技术介绍
1、氢气作为一种“零碳排放”的清洁燃料，被认为是未来能源转型的关键角色。通过可再生能源如风能、太阳能发电，再通过电解水制取“绿氢”，被认为是未来获得氢气的重要途径。碱性电解水制氢是制氢技术的一种，相比于酸性环境，需要额外能量克服ho-h键的断裂。实际过程中表现为缓慢的电极动力学过程，存在过电位大、制氢效率较慢等缺陷。虽然pt基贵金属催化剂能够在碱性条件下具备较好的碱性析氢反应(her)，但是其昂贵的价格对于实际工业应用难以接受。因此，设计和制备价格低廉、催化性能优越的碱性阴极析氢催化剂的对于碱性电解水制氢技术极为重要。
2、nimo合金被认为是一种非常有潜力的碱性电解水阴极催化剂，其具有出色的电催化性能和抗碱腐蚀特性。近年来，虽然多数nimo基催化剂可以达到100ma cm-2的过电位0.2vvs.rhe(vs.rhe：相对于可逆氢电极)，但是其难以胜任未来大电流(≥500ma cm-2)碱液制氢的要求。专利cn 115029710 b公开了一种纳米级的过渡金属基异质结构ni/nimo作为电解水催化剂，然而其只在10ma cm-2的电流密度下过电位具备较低的过电位，其在大电流密度下的过电位仍较高，电解催化性能仍有待提高。因此，亟待研发新型高效的nimo基催化剂来解决碱性阴极电极催化剂活性低的问题，以满足对大电流碱液制氢的要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服现有
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种多孔多金属异质碱性制氢电极，包括催化剂载体和沉积在催化剂载体表面的异质结催化剂。
4、进一步地，所述催化剂载体包括支撑体和沉积在支撑体上的多孔金属(porousmetal，pms)。
5、进一步地，所述异质结催化剂包括金属ru和nimocux合金，ru为异质结构底层，nimocux为催化活性面。
6、进一步地，所述支撑体包括镍网、镍铬合金网、镍铁合金网、铁网、铜网、钛网、泡沫镍、泡沫铁、泡沫铜、碳纸、碳布和多孔碳毡中的一种或多种。
7、进一步地，将支撑体在配制好的3m hcl溶液中浸泡30分钟，然后用去离子冲洗三次以除去支撑体表面氧化物。随后在0.1m naco3溶液中加热20分钟除去表面有机物质，然后去离子冲洗三次。
8、进一步地，所述多孔金属为ni、fe或cu中的一种或多种。
9、进一步地，所述nimocux合金中ni和mo的摩尔比为(1-5):3，优选为2:3。
10、进一步地，所述nimocux合金中x为cu占总摩尔数的比例，x为0-20％，优选为5-20％。
11、本专利技术还提供一种多孔多金属异质碱性制氢电极的制备方法，包括以下步骤：
12、s1：将支撑体在金属源溶液中电沉积多孔金属pms，形成支撑体/pms电极；
13、s2：将支撑体/pms电极在ru源溶液中电沉积ru，形成支撑体/pms/ru电极；
14、s3：在支撑体/pms/ru电极在合金溶液中电沉积nimocux合金，得到多孔多金属异质碱性制氢电极支撑体/pms/ru@nimocux。
15、进一步地，步骤s1中，所述金属源溶液包括镍源、铁源或铜源中的一种或多种。更进一步地，所述金属源溶液中金属离子的浓度为0.1-0.5m，金属源溶液中还加入了1m的nh4cl作为导电剂。
16、进一步地，所述镍源包括氯化镍、醋酸镍、硫酸镍、硫酸镍铵、硝酸镍或乙酰丙酮镍中的一种或多种。
17、进一步地，所述铁源包括氯化铁、氯化亚铁，醋酸铁、硫酸铁、硫酸亚铁、硝酸铁或硝酸亚铁中的一种或多种。
18、进一步地，所述铜源包括氯化铜、醋酸铜、硫酸铜或硝酸铜中的一种或多种。
19、进一步地，步骤s1中，所述电沉积的电流密度为0.1-2.0a·cm-2，优选为0.5-2.0a·cm-2，更优选地为1.0a·cm-2。
20、进一步地，步骤s1中，所述电沉积的时间为10-150min，优选为10-50min。
21、进一步地，步骤s1中，所述电沉积的沉积温度为20-30℃，优选为25℃。
22、进一步地，步骤s2中，所述ru源包括氯化钌、醋酸钌、氯钌酸铵、高钌酸钾、氯化六氨合钌、氯化三(2,2′-联吡啶)钌(ii)、硫酸钌或硝酸钌中的一种或多种。
23、进一步地，所述ru源溶液中ru3+的浓度为0.01-0.1m，ru源溶液中还加入了0.5m的nacl。
24、进一步地，步骤s2中，所述电沉积的电流密度为5-15ma·cm-2，优选为10ma·cm-2。
25、进一步地，所述电沉积的时间为2-6min，优选为3min。
26、进一步地，所述电沉积的温度为20-30℃，优选为25℃。
27、进一步地，步骤s3中，所述合金溶液的镍源包括氯化镍、醋酸镍、硫酸镍、硫酸镍铵、硝酸镍或乙酰丙酮镍中的一种或多种。
28、进一步地，步骤s3中，所述合金溶液的钼源包括钼酸钠、钼酸铵、氯化钼，硝酸钼和硫酸钼中的一种或多种。
29、进一步地，步骤s3中，所述合金溶液的铜源包括氯化铜、醋酸铜、硫酸铜、硝酸铜或乙酰丙酮铜中的一种或多种。
30、进一步地，步骤s3中，所述电沉积的电流密度为10-40ma·cm-2，优选为15-30ma·cm-2，更优选为30ma·cm-2。
31、进一步地，所述电沉积地时间为10-30min，优选为20-30min。
32、进一步地，所述电沉积的温度为20-80℃，优选为30-60℃，更优选的为60℃。
33、本专利技术还提供一种多孔多金属异质碱性制氢电极在碱性电解水制氢中的应用。
34、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
35、(1)本专利技术通过连续多步电沉积，制备了负载有ru@nimocux异质结催化剂的自支撑多孔多金属异质碱性制氢电极。本专利技术使用了自制的多孔金属pms作为异质催化剂的载体，相比传统的商业金属泡沫，亲水性更高，孔隙率更丰富，表面积更大，能够给催化剂提更大的附着面积，有助于气泡的快速脱附，提高了本专利技术的碱性析氢催化性能。
36、(2)本专利技术通过连续电沉积制备以ru@nimocux为异质结催化剂、多孔金属为载体的自支撑多孔多金属异质碱性制氢电极，充分考虑了碱性阴极her催化机理。为了使h2o快速发生第一步分裂，引入对水分子有强烈吸附作用的金属ru作为异质结构基底，合金nimocux作为表面活性层。表面cu原子和基底ru原子的界面协同效应促h2o(含氧中间体)的分裂，进而使得过渡态h在mo和ni原子周围的活性位点更容易被吸附和还原。异质结构的协同效应本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多孔多金属异质碱性制氢电极，其特征在于，包括催化剂载体和沉积在催化剂载体表面的异质结催化剂；
2.根据权利要求1所述的一种多孔多金属异质碱性制氢电极，其特征在于，所述支撑体包括镍网、镍铬合金网、镍铁合金网、铁网、铜网、钛网、泡沫镍、泡沫铁、泡沫铜、碳纸、碳布和多孔碳毡中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种多孔多金属异质碱性制氢电极，其特征在于，所述多孔金属为镍、铁或铜中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种多孔多金属异质碱性制氢电极，其特征在于，所述NiMoCux合金中Ni和Mo的摩尔比为(1-5):3，Cu占总摩尔数的比例为0-20％。
5.一种如权利要求1所述的多孔多金属异质碱性制氢电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种多孔多金属异质碱性制氢电极的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述金属源溶液包括镍源、铁源或铜源中的一种或多种；
7.根据权利要求5所述的一种多孔多金属异质碱性制氢电极的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述电沉积的电流密度为0.1-
8.根据权利要求5所述的一种多孔多金属异质碱性制氢电极的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述Ru源包括氯化钌、醋酸钌、氯钌酸铵、高钌酸钾、氯化六氨合钌、氯化三(2,2′-联吡啶)钌(II)、硫酸钌或硝酸钌中的一种或多种；
9.根据权利要求5所述的一种多孔多金属异质碱性制氢电极的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述合金溶液的镍源包括氯化镍、醋酸镍、硫酸镍、硫酸镍铵、硝酸镍或乙酰丙酮镍中的一种或多种，钼源包括钼酸钠、钼酸铵、氯化钼，硝酸钼和硫酸钼中的一种或多种，铜源包括氯化铜、醋酸铜、硫酸铜、硝酸铜或乙酰丙酮铜中的一种或多种；
10.一种如权利要求1所述的多孔多金属异质碱性制氢电极在碱性电解水阴极制氢中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种多孔多金属异质碱性制氢电极，其特征在于，包括催化剂载体和沉积在催化剂载体表面的异质结催化剂；
2.根据权利要求1所述的一种多孔多金属异质碱性制氢电极，其特征在于，所述支撑体包括镍网、镍铬合金网、镍铁合金网、铁网、铜网、钛网、泡沫镍、泡沫铁、泡沫铜、碳纸、碳布和多孔碳毡中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种多孔多金属异质碱性制氢电极，其特征在于，所述多孔金属为镍、铁或铜中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种多孔多金属异质碱性制氢电极，其特征在于，所述nimocux合金中ni和mo的摩尔比为(1-5):3，cu占总摩尔数的比例为0-20％。
5.一种如权利要求1所述的多孔多金属异质碱性制氢电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种多孔多金属异质碱性制氢电极的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述金属源溶液包括镍源、铁源或铜源中的一种或多种；
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