【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解水制氢领域，具体涉及一种镍铈复合氧化物/镍网电极及其制备方法与应用。
技术介绍
1、在全球政治和经济格局正变的越来越严峻的情况下，能源供求关系正在急剧变化，降低能源依存度，改善生态环境是我们急需解决的重要问题。电解水制备氢气是获得清洁能源的一种方式。现阶段，电解水制取氢气的主要瓶颈是其反应动力学缓慢导致的制氢效率低，成本高等的问题。目前，工业上制取氢气的材料是雷尼镍/镍网电极，然而雷尼镍材料在制备过程中非常危险，其材料在空气中极易自燃，且在制备雷尼镍粉末时，碱液腐蚀铝金属时控制不当会发生爆炸的情况。
2、因此，迫切需要寻求一种材料制备过程安全，高效，可大规模生产的电解水析氢电极，且该电极材料在电解水方面具有快速的反应动力学过程。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供了一种镍铈复合氧化物/镍网电极，所述镍铈复合氧化物/镍网电极包括镍网和沉积于所述镍网上的镍铈复合氧化物层。
2、所述镍铈复合氧化物层呈多孔球形颗粒结构，具有比商业的雷尼镍更大的比表面积，同时体现出较高的本征活性，为水分子提供了更多的活性位点，降低了化学反应活化能。
3、本专利技术进一步提供一种镍铈复合氧化物/镍网电极的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、将镍盐，铈盐和造孔剂加入到水溶液中进行搅拌溶解，得到镍铈电镀液；
5、s2、将s1所述的镍铈电镀液沉积于镍网上，得到镍铈/镍网电极；
6、s3、将s2所述的镍铈/镍网电极
7、所述镍铈复合氧化物/镍网电极的制备方法，操作简单，安全，可大规模在工业上生产应用。
8、在本专利技术的一个实施例中，在s1中，所述镍铈电镀液中镍盐的浓度优选为为0.01mol/l-1mol/l，例如0.01mol/l，0.05mol/l，0.1mol/l，0.2mol/l，0.4mol/l，0.5mol/l，0.7mol/l，0.8mol/l，0.9mol/l，1mol/l等包括但不限于上述所列举的浓度。铈盐的浓度为0.1mmol/l-1mmol/l，例如0.01mol/l，0.05mol/l，0.1mol/l，0.2mol/l，0.4mol/l，0.5mol/l，0.7mol/l，0.8mol/l，0.9mol/l，1mol/l等包括但不限于上述所列举的浓度。镍和铈的摩尔比优选为100：(0.1-1)，例如100：0.1，100：0.2，100：0.5，100：0.8，100：1等包括但不限于上述所列举的比例。
9、在本专利技术的一个实施例中，在s3中，所述活化溶液选自氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液；所述活化溶液的浓度优选为0.1mol/l-3mol/l，例如0.1mol/l，0.5mol/l，1mol/l，2mol/l，3mol/l等包括但不限于上述所列举的浓度。
10、在本专利技术的一个实施例中，在s1中，所述镍盐选自氯化镍和/或硫酸镍；所述铈盐选自氯化铈和/或硝酸铈。
11、在本专利技术的一个实施例中，在s1中，所述造孔剂选自氯化铵和/或硫酸铵；所述造孔剂中硫酸铵和/或氯化铵的浓度优选为0.1mol/l-3mol/l，例如0.1mol/l，0.5mol/l，1mol/l，2mol/l，3mol/l等包括但不限于上述所列举的浓度。造孔剂作用的原理是在电镀过程中通过释放气体来获得多孔形貌。
12、在本专利技术的一个实施例中，在s2前，还包括对镍网进行预处理，去除表面油污及氧化物，此步骤会增加镍网的导电性，有利于电沉积过程进行，进一步提升电极的催化活性。
13、在本专利技术的一个实施例中，在s2和s3后，还包括对得到的电极进行清洗和干燥处理。该方式可以去除电极表面残留的电镀液和碱液，以确保实验的准确性和可靠性。
14、在本专利技术的一个实施例中，在s2中，所述沉积是通过两电极系统实现的；所述两电极系统包括工作电极和对电极，镍网电极作为工作电极，镍板作为对电极；沉积过程中，沉积电流优选为-0.1a/cm2至-5a/cm2，沉积时间优选为30s-90s，例如30s，40s，50s，60s，70s，80s，90s等包括但不限于上述所列举的时间，沉积温度优选为25-50℃，例如25℃，30℃，40℃，50℃等包括但不限于上述所列举的温度。
15、在本专利技术的一个实施例中，在s3中，所述活化过程是通过三电极系统实现的；所述三电极系统包括工作电极，对电极以及参比电极，其中，镍铈/镍网电极作为工作电极，镍片作为对电极，银/氯化银作为参比电极；活化过程中，活化电流优选为10ma/cm2至500ma/cm2，活化时间优选为5min至120min，活化过程中沉积温度优选为25-50℃，例如25℃，30℃，40℃，50℃等包括但不限于上述所列举的温度。
16、本专利技术还，进一步的提供了镍铈复合氧化物/镍网电极在电解水制氢中的应用。
17、镍铈复合氧化物/镍网电极//镍网电极组成全分解水系统时，在电解水性能上体现出比商业的雷尼镍/镍网//镍网更优越的电解水性能，扩展了电解水制氢领域的应用。
18、本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：
19、(1)本专利技术所述的镍铈复合电极制作简单，高效，安全性高，且催化效果明显优于商业化雷尼镍/镍网电极，该电极表现出在大规模制氢方面广阔的发展前景。另外，该镍铈复合氧化物/镍网电极的制备方法，解决了杂原子掺杂分散不均，活性位点单一的问题。
20、(2)本专利技术所述的电极材料活化后在反应动力学方面体现了绝对的优势。一方面，镍铈复合氧化物的多孔性具有较高的本征活性，使复合电极材料(ni,ce,o)比商业雷尼镍(ni)在分解水上提供更多的活性位点。另一方面，镍铈复合氧化物/镍网电极的超亲水性有利于电解液和电极表面接触，加快了动力学反应。
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1.一种镍铈复合氧化物/镍网电极，其特征在于，所述镍铈复合氧化物/镍网包括镍网、沉积于所述镍网上的镍铈复合氧化物层。
2.如权利要求1所述的镍铈复合氧化物/镍网电极，其特征在于，所述镍和铈的摩尔比为100：(0.1-1)。
3.一种镍铈复合氧化物/镍网电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
4.如权利要求3所述的镍铈复合氧化物/镍网电极的制备方法，其特征在于，在S1中，所述镍盐选自氯化镍和/或硫酸镍；所述铈盐选自氯化铈和/或硝酸铈。
5.如权利要求3或4所述的镍铈复合氧化物/镍网电极的制备方法，其特征在于，在S1中，所述镍铈电镀液中镍盐的浓度为0.01-1mol/L，铈盐的浓度为0.1-1mmol/L；所述镍和铈的摩尔比为100：(0.1-1)。
6.如权利要求3所述的镍铈复合氧化物/镍网电极的制备方法，其特征在于，在S1中，所述造孔剂选自氯化铵和/或硫酸铵；所述造孔剂的浓度为0.1mol/L-3mol/L。
7.如权利要求3所述的镍铈复合氧化物/镍网电极的制备方法，其特征在于，在S3中，所述活化溶液选自
8.如权利要求3所述的镍铈复合氧化物/镍网电极的制备方法，其特征在于，在S2中，所述的沉积方式通过两电极系统实现，所述两电极系统包括工作电极和对电极，镍网电极作为工作电极，镍板作为对电极；所述电化学沉积过程中，沉积电流为-0.1A/cm2至-5A/cm2，沉积时间为30-90s。
9.如权利要求3所述的镍铈复合氧化物/镍网电极的制备方法，其特征在于，在S3中，所述活化过程是通过三电极系统实现，所述三电极系统为，镍铈/镍网电极作为工作电极，镍片作为对电极，银/氯化银作为参比电极；活化过程中，活化电流为10mA/cm2至500mA/cm2，活化时间为5min至120min。
10.一种权利要求1-2所述的镍铈复合氧化物/镍网电极和/或权利要求3-9任一项所述制备方法得到的镍铈复合氧化物/镍网电极在电解水制氢中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种镍铈复合氧化物/镍网电极，其特征在于，所述镍铈复合氧化物/镍网包括镍网、沉积于所述镍网上的镍铈复合氧化物层。
2.如权利要求1所述的镍铈复合氧化物/镍网电极，其特征在于，所述镍和铈的摩尔比为100：(0.1-1)。
3.一种镍铈复合氧化物/镍网电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
4.如权利要求3所述的镍铈复合氧化物/镍网电极的制备方法，其特征在于，在s1中，所述镍盐选自氯化镍和/或硫酸镍；所述铈盐选自氯化铈和/或硝酸铈。
5.如权利要求3或4所述的镍铈复合氧化物/镍网电极的制备方法，其特征在于，在s1中，所述镍铈电镀液中镍盐的浓度为0.01-1mol/l，铈盐的浓度为0.1-1mmol/l；所述镍和铈的摩尔比为100：(0.1-1)。
6.如权利要求3所述的镍铈复合氧化物/镍网电极的制备方法，其特征在于，在s1中，所述造孔剂选自氯化铵和/或硫酸铵；所述造孔剂的浓度为0.1mol/l-3mol/l。
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