【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解水制氢阴极催化剂，具体涉及一种多金属催化剂材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、近年来，研究者们已经发现了多种非贵金属材料作为碱性电解水阴极材料，并对催化剂的结构和电化学性能进行了修饰。在修饰方法中，构建多金属元素催化剂是一种有效的方法，因为不同元素之间的协同作用可以改善催化剂的电化学性能。通过对催化剂结构和电化学性质进行修饰，可以调节电解水催化剂的吸附能，从而调节催化剂的her活性。
2、对于镍基材料的活性改进主要集中在材料的结晶结构设计和尺寸结构设计两个方面。在碱性电解水阴极催化剂的制备方法中，电沉积技术可以同时实现结晶结构设计和尺寸结构设计，在析氢催化剂的制备中扮演了重要角色。因此，采用电沉积技术科学、有效、合理的设计催化剂的结晶和尺寸结构，制备催化活性更高且适用于工业碱性电解水环境的多元复合析氢催化剂将是今后的发展趋势。
3、在实际工业化碱性电解水生产中，析氢催化剂必须在高温、高碱浓度、高电流密度等严峻条件下长时间间歇性工作，然而现有催化剂的耐腐蚀性及稳定性较差。因此，除了考虑其催化析氢性能之外，必须着重考虑催化剂的耐腐蚀性及稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的碱性电解水阴极催化剂的耐腐蚀性和稳定性较差，不能适用于高温、高碱浓度、高电流密度等严峻条件的问题，提供了一种多金属催化剂材料及其制备方法与应用。本专利技术制备的多金属催化剂材料具有优异的长期稳定性和耐腐蚀性，且析氢性能好。
2、为
3、(1)在惰性气氛条件下，通过电沉积在镍基底上形成cocu金属层，得到cocu/ni催化剂材料；
4、(2)在惰性气氛条件下，通过电沉积在所述cocu/ni催化剂材料上形成nimo金属层，得到nimo/cocu/ni催化剂材料；
5、(3)将所述nimo/cocu/ni催化剂材料在惰性气氛条件下烧结，得到多金属催化剂材料。
6、优选地，在步骤(1)中，所述电沉积采用的电沉积液中含有钴盐和铜盐。
7、优选地，在步骤(1)采用的所述电沉积液中，所述钴盐的浓度为0.02-0.06mol/l，所述铜盐的浓度为0.003-0.007mol/l。
8、优选地，步骤(1)采用的所述电沉积液的ph值为7.5-9。
9、优选地，在步骤(1)中，所述电沉积以镍材料为阳极，以镍基底为阴极。
10、优选地，步骤(1)采用的所述镍材料和所述镍基底为镍网。
11、优选地，在步骤(1)中，所述电沉积的条件包括：温度为30-60℃，电流密度为0.1-0.2a/cm2，时间为1-3h。
12、优选地，在步骤(1)中，所述惰性气氛的通入方式为：电沉积前，预通惰性气氛2-5min，惰性气氛的流量为10-40ml/min；电沉积过程中，惰性气氛的流量为5-25ml/min。
13、优选地，在步骤(2)中，所述电沉积采用的电沉积液中含有镍盐和钼盐。
14、优选地，在步骤(2)采用的所述电沉积液中，所述镍盐的浓度为0.18-0.38mol/l，所述钼盐的浓度为0.05-0.1mol/l。
15、优选地，步骤(2)采用的所述电沉积液的ph值为5-6.5。
16、优选地，在步骤(2)中，所述电沉积以镍材料为阳极，以cocu/ni催化剂材料为阴极。
17、优选地，步骤(2)采用的所述镍材料为镍网。
18、优选地，在步骤(2)中，所述电沉积的条件包括：温度为30-60℃，电流密度为0.1-0.2a/cm2，时间为1-3h。
19、优选地，在步骤(2)中，所述惰性气氛的通入方式为：电沉积前，预通惰性气氛2-5min，惰性气氛的流量为10-40ml/min；电沉积过程中，惰性气氛的流量为5-25ml/min。
20、优选地，步骤(1)采用的电沉积液中含有柠檬酸钠、四硼酸钠、糖精钠、十二烷基磺酸钠和1,4-丁炔二醇。
21、优选地，所述柠檬酸钠的浓度为0.4-0.6mol/l，所述四硼酸钠的浓度为0.1-0.4mol/l，所述糖精钠的浓度为0.002-0.006mol/l，所述十二烷基磺酸钠的浓度为0.0002-0.0005mol/l，所述1,4-丁炔二醇的浓度为0.003-0.007mol/l。
22、优选地，步骤(2)采用的电沉积液中含有柠檬酸钠、酒石酸钾钠、糖精钠、十二烷基磺酸钠和1,4-丁炔二醇。
23、优选地，所述柠檬酸钠的浓度为0.4-0.6mol/l，所述酒石酸钾钠的浓度为0.1-0.4mol/l，所述糖精钠的浓度为0.002-0.006mol/l，所述十二烷基磺酸钠的浓度为0.0002-0.0005mol/l，所述1,4-丁炔二醇的浓度为0.003-0.007mol/l。
24、优选地，在步骤(3)中，所述烧结的条件包括：升温速度为3-8℃/min，温度为150-350℃，时间为1.5-4h。
25、本专利技术第二方面提供了一种由前文所述的方法制备得到的多金属催化剂材料。
26、本专利技术第三方面提供了一种前文所述的多金属催化剂材料在电解水制氢中的应用。
27、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点：
28、(1)本专利技术采用分层电沉积法制备具有分层结构的多金属催化剂材料，所述多金属催化剂材料的镍基底上形成有cocu金属层，cocu金属层上形成有nimo金属层。通过这种分层电沉积的方式mo/co/cu合金团簇与基底结合更为稳，且能够暴露更多的活性位点；另外，cocu合金纳米团簇小于nimo合金纳米团簇，可以在镍基底和nimo合金之间形成较多的孔洞从而为氢气预留出脱附的空间，进而降低氢脆现象的发生。
29、(2)本专利技术在电沉积过程中通入惰性气氛，并将nimo/cocu/ni催化剂材料在惰性气氛中烧结处理，有效解决了催化剂制备过程中常见的氢脆现象，将催化剂内部晶体缺陷处的氢气排出，有利于提高催化剂的稳定性和耐腐蚀性，而且本专利技术制备的多金属催化剂材料电催化剂的析氢催化活性明显提升。
30、(3)本专利技术所述方法工艺简单、材料成本较低，制备的材料耐腐蚀性好、电化学稳定性高、符合工业化长期使用需求。
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1.一种制备多金属催化剂材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述电沉积采用的电沉积液中含有钴盐和铜盐；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述电沉积以镍材料为阳极，以镍基底为阴极；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述电沉积的条件包括：温度为30-60℃，电流密度为0.1-0.2A/cm2，时间为1-3h；
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述电沉积采用的电沉积液中含有镍盐和钼盐；
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述电沉积以镍材料为阳极，以CoCu/Ni催化剂材料为阴极；
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述电沉积的条件包括：温度为30-60℃，电流密度为0.1-0.2A/cm2，时间为1-3h；
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其
9.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)采用的电沉积液中含有柠檬酸钠、酒石酸钾钠、糖精钠、十二烷基磺酸钠和1,4-丁炔二醇；
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述烧结的条件包括：升温速度为3-8℃/min，温度为150-350℃，时间为1.5-4h。
11.由权利要求1-10中任意一项所述的方法制备得到的多金属催化剂材料。
12.权利要求11所述的多金属催化剂材料在电解水制氢中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种制备多金属催化剂材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述电沉积采用的电沉积液中含有钴盐和铜盐；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述电沉积以镍材料为阳极，以镍基底为阴极；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述电沉积的条件包括：温度为30-60℃，电流密度为0.1-0.2a/cm2，时间为1-3h；
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述电沉积采用的电沉积液中含有镍盐和钼盐；
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述电沉积以镍材料为阳极，以cocu/ni催化剂材料为阴极；
7.根据权利要求1-6中任意一项所...
【专利技术属性】
技术研发人员：高腾飞，余学海，徐冬，顾永正，杨龙，孟瑞红，于芳，辛治坤，冯白阳，
申请(专利权)人：国家能源集团新能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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