【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电解水阳极材料的，具体是涉及一种电解水阳极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着能源需求的增加和即将到来的气候变化，人们对未来能源的安全提出了重大担忧。可持续和无化石燃料途径生产具有全球重要性的燃料和化学品可以在减少二氧化碳排放方面发挥重要作用。因此开发具有增强性能的先进电阳极材料可以大力推动清洁能源技术的广泛应用。
2、氢能作为良好的能源载体，具有零污染、高能量、来源广泛等特点，是理想的绿色能源，也将是未来的主要能源。对于工业制氢，电解水是一种非常友好的策略。迄今为止，贵金属阳极材料仍是最先进的工业电解水制氢阳极材料。然而贵金属的稀缺性以及高成本是该技术的痛点。
3、高熵合金电阳极材料是一种新型的催化材料，具有许多优势和创新点。相比传统的合金阳极材料，高熵合金电阳极材料具有更高的熵值，即具有更高的原子混乱程度。这种高熵合金结构可以提供更多的活性位点，从而提高阳极材料的催化活性和选择性。高熵合金电阳极材料还具有更好的稳定性和耐腐蚀性能。高熵合金电阳极材料对技术变革和产业进步具有重要的支撑和引领作用。通过提高阳极材料的催化活性和选择性，可以促进各种化学反应的高效进行，从而提高化工生产的效率和降低能源消耗。这对于实现可持续发展和绿色化工业具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于是降低电解水阳极材料制备的复杂性和成本。本专利技术阳极材料通过五元高熵合金制备得到，该五元高熵合金的表面经过氧化处理。本
2、为实现上述目的，在本专利技术中提供了一种电解水阳极材料，所述阳极材料由五元高熵合金制备获得，所述五元高熵合金的表面经过氧化处理；
3、所述五元高熵合金包括ni、fe、co、cr和mo五种金属元素；其中所述mo金属元素占所述五元高熵合金的原子百分比为4～5％。
4、作为本专利技术的优选，所述ni、fe、co和cr金属元素的原子比为1:1:1:1。
5、作为本专利技术的优选，所述五元高熵合金为fcc相。
6、作为本专利技术的优选，所述电解水阳极材料的表面呈多孔结构。
7、在本专利技术的又一方面，提供了一种基于本专利技术第一方面的电解水阳极材料制备方法，包括如下步骤：
8、(1)称取ni、fe、co、cr和mo金属单质，置于电弧炉腔室内；先熔炼所述mo和ni金属单质，得到ni-mo二元合金；再将所述ni-mo二元合金与所述fe、co和cr金属单质进行混合熔炼，得到五元高熵合金锭；其中，所述电弧炉腔室为惰性气体环境，真空度为(0.03～0.05)mpa；
9、(2)将所述五元高熵合金锭切片成五元高熵合金片材后，进行循环伏安法活化处理，制得五元高熵合金电解水阳极材料。
10、作为本专利技术的优选，在步骤(1)中；
11、在熔炼mo和ni金属单质之前，反复熔炼钛锭除去所述电弧炉腔室内的氧气；所述熔炼钛锭的工作电流为250～300a，熔炼时间为1～3min，熔炼间隔5～10min。
12、作为本专利技术的优选，在步骤(1)中；
13、先熔炼所述mo和ni金属单质，得到ni-mo二元合金，具体为：将电弧枪的工作电流调至100～200a，对所述mo和ni金属单质预热；当所述mo金属单质全部融化后，在两秒内加大所述工作电流至400～500a进行一次熔炼1～3min；继续调整所述工作电流至300～350a进行二次熔炼；所述二次熔炼的次数为4～6次，每次熔炼1～3min，相邻两次熔炼之间间隔3～5min；
14、将所述ni-mo二元合金与所述fe、co和cr金属单质进行混合熔炼，具体为：将所述ni-mo二元合金与所述fe、co和cr金属单质混合，调整所述电弧枪的工作电流至300～400a进行熔炼；所述熔炼的次数为4～6次，每次熔炼1～3min，相邻两次熔炼之间间隔3～5min。
15、作为本专利技术的优选，在步骤(2)中，循环伏安法活化处理，具体为：
16、将所述五元高熵合金片作为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂片为对电极，进行活化处理；其中在0.8～1.2mol/l koh的碱性环境下，电压扫描范围为-1.5～1v，扫描速率为0.05～0.1v/s，循环次数为300～500圈。
17、作为本专利技术的优选，所述方法还包括：在进行循环伏安法活化处理前，将所述五元高熵合金片材进行表面打磨处理。
18、在本专利技术的又一方面，如本专利技术第一方面所述电解水阳极材料在电解水制氢中的应用。
19、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
20、(1)本专利技术采用包含有ni，fe，co，cr和mo金属元素的五元高熵合金制备电解水阳极材料，对五元高熵合金的表面进行氧化处理，形成表面重构的电极材料。该电解水阳极材料的表面自重构，使得具有良好的导电性，同时具有优异的析氧反应性能和较好稳定性。
21、该ni-fe-co-cr-mo电解水阳极材料具有优异的析氧反应性能。高熵结构使其具有优异的化学稳定性和耐腐蚀性，能够在恶劣环境下长时间稳定运行。另外，ni-fe-co-cr-mo电解水阳极材料还具有优异的导电性和导流性，有助于提高电催化反应的效率。
22、(2)本专利技术提供的ni-fe-co-cr-mo电解水阳极材料的mo元素的百分含量在4～5％，过多或者过少都会影响样品性能，mo过多的话，高熵合金中出现其他相，阳极材料表面被占据减少了活性位点，而且表面的活性物质不稳定；反之mo过少的话，表面重构程度轻，无法提供更多的活性位点。本专利技术选取的元素配比经测试后性能最佳。
23、(3)在本专利技术的制备方法中，将过渡金属元素ni，fe，co，cr和mo，按照一定比例通过熔炼方式制备成五元高熵合金，再通过循环伏安法进行活化形成表面重构的电极材料。该ni-fe-co-cr-mo阳极材料基体为fcc相，表面是重构后具有多孔珊瑚状结构的多金属氧化物，比现有的贵金属氧化物电极具有更优异的性能。现有的贵金属氧化物电极ruo2作为电极时的性能水平是370mv@10ma/cm2且稳定性通常只能保持在10小时左右，而本专利技术的性能是220mv@10ma/cm2且稳定性超过50天。
24、(4)本专利技术直接通过熔炼的方式直接制备了ni-fe-co-cr-mo预阳极材料，制备方式简单，可以大批量生产。并且，本专利技术制得的高熵合金电解水阳极材料价格低廉且成本可控，原料含量丰富，是一种新型的析氧电极材料。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种电解水阳极材料，其特征在于，所述阳极材料由五元高熵合金制备获得，所述五元高熵合金的表面经过氧化处理；
2.根据权利要求1所述的电解水阳极材料，其特征在于，所述Ni、Fe、Co和Cr金属元素的原子比为1:1:1:1。
3.根据权利要求1所述的电解水阳极材料，其特征在于，所述五元高熵合金为FCC相。
4.根据权利要求1所述的电解水阳极材料，其特征在于，所述电解水阳极材料的表面呈多孔结构。
5.如权利要求1-4任一项所述的五元高熵合金电解水阳极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述五元高熵合金电解水阳极材料的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中；
7.根据权利要求5所述五元高熵合金电解水阳极材料的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中；
8.根据权利要求5所述五元高熵合金电解水阳极材料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，循环伏安法活化处理，具体为：
9.根据权利要求5所述五元高熵合金电解水阳极材料的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：在进行循环伏安法活
10.如权利要求1-4中任一项所述电解水阳极材料在电解水制氢中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种电解水阳极材料，其特征在于，所述阳极材料由五元高熵合金制备获得，所述五元高熵合金的表面经过氧化处理；
2.根据权利要求1所述的电解水阳极材料，其特征在于，所述ni、fe、co和cr金属元素的原子比为1:1:1:1。
3.根据权利要求1所述的电解水阳极材料，其特征在于，所述五元高熵合金为fcc相。
4.根据权利要求1所述的电解水阳极材料，其特征在于，所述电解水阳极材料的表面呈多孔结构。
5.如权利要求1-4任一项所述的五元高熵合金电解水阳极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。