【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学材料领域，具体涉及一种镍基钼铁双单原子整体式电极及其制备方法和应用。
技术介绍
1、利用可再生能源电解水制氢是应对能源资源约束和环境风险挑战的理想途径。作为最新的低温电解水技术之一，阴离子交换膜电解(aemwe)具备成本低、启停快、耗能少，易与可再生能源耦合的优势，被视为“绿氢”储能的最优解。但是，aemwe在工作时，其阳极的oer过程因涉及四质子—电子转移，动力学缓慢，需要高效的催化剂降低反应能垒。目前，最常用的oer催化剂是ru/ir基材料和ni-fe层状双氢氧化物，但是前者的地壳储量稀少，价格昂贵，后者在反应过程中易发生溶解和脱落，这些挑战都限制了aemwe的大规模发展。
2、单原子催化剂具有100％的原子利用率和高催化活性与选择性，已受到化学、能源、材料和环境领域的广泛关注。然而，单原子催化剂多采用碳氮载体，制备出的粉末催化剂与载体之间的结合依赖粘结剂，在反应过程中易脱落，稳定性差。此外，单一金属位点很难同时驱动多电子转移过程。因此，研发一种工艺简单、成本低廉、反应活性高、稳定性强的电极对电解水制氢的发展具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种镍基钼铁双单原子整体式电极及其制备方法和应用，以解决现有技术中粉末单原子催化剂在反应过程中易脱落，稳定性差的问题；以及，单一金属位难以同时驱动多电子转移过程的缺陷。本专利技术利用金属基底和单原子之间的强键合力，在制备过程中将单原子原位锚定在载体上，可以得到稳定性良好的整体式电极；引
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、第一方面，本专利技术公开了一种镍基钼铁双单原子整体式电极，在镍基底两面负载原子级分散的单原子钼和单原子铁，形成钼铁双单原子修饰的镍基整体式电极。
4、优选地，所述的单原子钼占镍基整体式电极总质量的0.02～0.5wt％，所述的单原子铁占镍基整体式电极总质量的0.1～2wt％。
5、优选地，所述的镍基底包括泡沫镍、镍网和镍毡载体，镍基底的面积为0.5～100cm2。
6、第二方面，本专利技术公开了一种如上任一所述的镍基钼铁双单原子整体式电极的制备方法，将包含有钼和铁的前驱体溶液均匀涂于镍基底的两面，干燥后在还原气氛中高温煅烧，得到钼铁双单原子修饰的镍基整体式电极。
7、优选地，所述的前驱体溶液中，钼的前驱体为钼的氯化物和/或硝酸盐，铁的前驱体为铁的氯化物和/或硝酸盐，采用乙醇作为分散剂。
8、优选地，所述的前驱体溶液中，钼的浓度为1～5mg/ml，铁的浓度为1～5mg/ml。
9、优选地，所述的还原气氛为氢气和氩气的混合气体，氢气与氩气的分压比为1：9～20。
10、优选地，所述的高温煅烧中，升温速度为5～30℃/min，煅烧温度为300～600℃，煅烧时间为2～5h。
11、第三方面，本专利技术公开了一种如上任一所述的镍基钼铁双单原子整体式电极在析氧反应中的应用。
12、优选地，采用如下任意一种方式：
13、i)采用单电解池：所述的镍基钼铁双单原子整体式电极为工作电极，汞-氧化汞电极为参比电极，铂片电极为对电极，电解质溶液为0.1～1mol/l的氢氧化钾或氢氧化钠溶液；更优选为0.1～1mol/l的氢氧化钾溶液；进一步优选为1mol/l的氢氧化钾溶液；
14、ii)采用阴离子交换膜电解槽：所述的镍基钼铁双单原子整体式电极为阳极，负载pt/c的疏水碳布为阴极，电解质溶液为0.5～1mol/l的氢氧化钾或氢氧化钠溶液，流速为400～600ml/min，工作温度为65～90℃；更优选为1mol/l的氢氧化钾溶液，工作温度为85～90℃。
15、本专利技术的工作原理为：
16、利用金属基底和单原子之间的强键合力，在制备过程中将单原子原位锚定在载体上，可以得到稳定性良好的整体式电极。通过引入第二金属单原子不仅可以形成新的活性位点，还可以调控单一金属的电子结构和配位环境，改善关键中间物种的吸脱附过程，从而提高电极材料的oer活性。
17、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
18、本专利技术具有优异的碱性电解水性能和卓越的电化学稳定性，制备简单、成本低廉、重复性好、环境友好、易于放大，具备规模化生产的可行性，具有良好的商业化前景，有助于推动工业电解水制氢产业的发展。
19、采用地壳丰度高、价廉易得、环境友好的过渡金属替代现有商用阳极材料(ru/ir基材料)，获得oer性能优越的催化剂；通过便捷的两步合成法制备自支撑阳极，替代传统的粉末电催化剂，利用金属基底和单原子之间的强键合力，克服催化剂易脱落的问题，提高材料的电化学稳定性。
20、本专利技术制备得到的材料可直接作为工作电极使用，无需添加粘结剂和导电剂，易于放大生产，极大地简化了电极的制备工艺；在保证oer性能的前提下，将过渡金属的负载形式缩小到原子尺度，提高金属质量活性，降低电极的生产成本，为其规模化制备奠定基础。
21、镍基钼铁双单原子整体式电极在碱性oer反应中，10ma cm-2下的过电位仅为226mv，塔菲尔斜率为51mv dec-1，表现出卓越的oer本征活性；运行350小时以上没有明显失活，表现出优异的稳定性，可直接应用于阴离子交换膜电解槽中，具有理想的实际应用前景。
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1.一种镍基钼铁双单原子整体式电极，其特征在于，在镍基底两面负载原子级分散的单原子钼和单原子铁，形成钼铁双单原子修饰的镍基整体式电极。
2.根据权利要求1所述的一种镍基钼铁双单原子整体式电极，其特征在于，所述的单原子钼占镍基整体式电极总质量的0.02～0.5wt％，所述的单原子铁占镍基整体式电极总质量的0.1～2wt％。
3.根据权利要求1所述的一种镍基钼铁双单原子整体式电极，其特征在于，所述的镍基底包括泡沫镍、镍网和镍毡载体，镍基底的面积为0.5～100cm2。
4.一种制备如权利要求1～3任一所述的镍基钼铁双单原子整体式电极的方法，其特征在于，将包含有钼和铁的前驱体溶液均匀涂于镍基底的两面，干燥后在还原气氛中高温煅烧，得到钼铁双单原子修饰的镍基整体式电极。
5.根据权利要求4所述的一种镍基钼铁双单原子整体式电极的制备方法，其特征在于，所述的前驱体溶液中，钼的前驱体为钼的氯化物和/或硝酸盐，铁的前驱体为铁的氯化物和/或硝酸盐，采用乙醇作为分散剂。
6.根据权利要求4所述的一种镍基钼铁双单原子整体式电极的制备方法，其特征
7.根据权利要求4所述的一种镍基钼铁双单原子整体式电极的制备方法，其特征在于，所述的还原气氛为氢气和氩气的混合气体，氢气与氩气的分压比为1：9～20。
8.根据权利要求4所述的一种镍基钼铁双单原子整体式电极的制备方法，其特征在于，所述的高温煅烧中，升温速度为5～30℃/min，煅烧温度为300～600℃，煅烧时间为2～5h。
9.一种如权利要求1～3任一所述的镍基钼铁双单原子整体式电极在析氧反应中的应用。
10.根据权利要求9所述的一种镍基钼铁双单原子整体式电极的应用，其特征在于，采用如下任意一种方式：
...【技术特征摘要】
1.一种镍基钼铁双单原子整体式电极，其特征在于，在镍基底两面负载原子级分散的单原子钼和单原子铁，形成钼铁双单原子修饰的镍基整体式电极。
2.根据权利要求1所述的一种镍基钼铁双单原子整体式电极，其特征在于，所述的单原子钼占镍基整体式电极总质量的0.02～0.5wt％，所述的单原子铁占镍基整体式电极总质量的0.1～2wt％。
3.根据权利要求1所述的一种镍基钼铁双单原子整体式电极，其特征在于，所述的镍基底包括泡沫镍、镍网和镍毡载体，镍基底的面积为0.5～100cm2。
4.一种制备如权利要求1～3任一所述的镍基钼铁双单原子整体式电极的方法，其特征在于，将包含有钼和铁的前驱体溶液均匀涂于镍基底的两面，干燥后在还原气氛中高温煅烧，得到钼铁双单原子修饰的镍基整体式电极。
5.根据权利要求4所述的一种镍基钼铁双单原子整体式电极的制备方法，其特征在于，所述的前驱体溶液中，钼...
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