【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光伏-电解海水领域，特别是涉及一种过渡金属磷化物负载羟基氧化物电极及其制备方法和应用。
技术介绍
1、寻求清洁的可再生能源、调整能源结构、降低化石能源消费，已经成为全球能源与环境领域的热点问题。氢能凭借绿色低碳、储存方式与利用形式多样等优点脱颖而出。氢需要通过一定的化学反应才能从水和化石燃料等含氢物质中提取出来。太阳能驱动的水分解反应是可以实现大规模制氢且不产生任何碳排放的方法之一。其主要包括光催化、光电催化、和光伏电催化三种方法。其中，光伏电催化技术具有太阳能到氢（sth）的转换效率高、实际应用价值强等优势。光伏电解海水技术的核心取决于电极材料性能的优异与否。当前，海水电解电极材料在碱性介质中的阳极腐蚀问题成为电解海水的主要矛盾。
2、光伏电解海水制氢的本质依赖于水的分解反应，分别是阴极的析氢反应和阳极的析氧反应。其中阳极的析氧反应由于4电子转移的高能垒转移过程成为水分解反应的瓶颈。目前，海水电解相比于淡水电解，还存在着以下的严峻挑战：（1）海水中高浓度的cl-腐蚀电极，毒害催化剂，导致电极在海水电解过程中稳定程度不高；（2）碱性条件下的oh-会与海水中的ca2+，mg2+形成氢氧化物，堵塞活性位点导致催化剂失活；（3）由于海水中大量杂质及微生物的存在， 海水中的h+以及oh-的浓度很低，电解水效率不高。因此设计制备低成本、高催化活性和高稳定性的电极材料以实现高质量、稳定的海水电解是十分有必要的。
3、当前，对于海水分解反应瓶颈的阳极材料而言，已有研究表明过渡金属磷化物、过渡金属硫化物、过
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种过渡金属磷化物负载羟基氧化物电极及其制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题。通过简单的光辅助制备和电沉积的两步合成，快速制备了高效、稳定的异质结电极，从根本上解决海水电解电极材料的制备合成中的高耗能、高经济时间成本、效率低和稳定性低的问题。
2、本专利技术提供的技术方案之一：
3、一种过渡金属磷化物负载羟基氧化物电极的制备方法，将去除氧化膜的泡沫镍加入硝酸铁、硝酸钴和硫代硫酸钠的混合盐溶液中，进行光辅助合成，烘干，得到光辅助合成电极，将所述光辅助合成电极置于锰盐和磷酸盐的混合溶液中，进行电沉积，之后再次烘干，得到所述过渡金属磷化物负载羟基氧化物电极。
4、其中去除泡沫镍表面的氧化膜的方法为：将泡沫镍分别用盐酸（1~3 mol/l）、乙醇和蒸馏水进行超声清洗10~15 min，清洗温度为289.15 k~295.15 k。
5、优选的，所述硝酸铁、硝酸钴和硫代硫酸钠的摩尔比为（30~35）：（30~35）：1。
6、优选的，每3~10 ml的混合盐溶液中加入2~4 cm2的泡沫镍。
7、优选的，所述光辅助合成的条件为：410 nm紫外光照射下浸渍 5~10 min，所述浸渍的温度为289.15 k~295.15 k。
8、优选的，所述混合溶液的ph值为1~2。
9、优选的，所述锰盐和磷酸盐的摩尔比为（0.5~1）∶（10~20）。
10、更为优选的，所述锰盐选自硫酸锰、氯化锰或硝酸锰，所述磷酸盐为nah2po2·h2o。
11、优选的，所述电沉积的电压为-1.8 ~ -2.0 v，温度为289.15 k~295.15 k，时间为9~17 min。
12、优选的，所述烘干和再次烘干的温度均为333.15 k~353.15 k。
13、本专利技术提供的技术方案之二：
14、一种通过上述制备方法制备得到的过渡金属磷化物负载羟基氧化物电极。
15、本专利技术提供的技术方案之三：
16、一种上述过渡金属磷化物负载羟基氧化物电极在光伏电解碱性海水系统中的应用。
17、本专利技术的有益效果：
18、本专利技术提供了一种过渡金属磷化物负载羟基氧化物电极以及制备方法，选用低成本、自然丰度高的泡沫镍为基底、过渡金属盐为原料，首先通过在酸洗后的泡沫镍上利用光辅助合成的方式快速生长出羟基氧化物，再通过一步电沉积的方法在光辅助合成的电极上沉积mn和p元素，以提高电极的催化活性和海水分解的耐腐蚀性。通过羟基氧化物的高产氧活性改善水分解反应的阳极瓶颈问题，通过过渡金属磷化物和锰盐的沉积进一步提高电极的水分解活性和稳定性，并且羟基氧化物可以与电沉积的过渡金属磷化物形成异质界面，为海水分解过程进一步提供了电荷转移路径。相比于单一的羟基氧化物电极和过渡金属磷化物电极，过渡金属磷化物负载羟基氧化物电极具有更为优异的产氧性能，有效解决了水分解反应的瓶颈。
19、本专利技术提供的一种过渡金属磷化物负载羟基氧化物电极在海水分解中具有良好的活性和稳定性。其全解水性能显著降低了羟基氧化物的过电位，有效地提高了水分解的电流密度，获得了高的sth转换效率，解决了实际的海水电解中水分解效率低和电极稳定性低的问题。
20、本专利技术通过简单的光辅助合成和一步电沉积的方法制备得到过渡金属磷化物负载羟基氧化物电极材料。由于过渡金属磷化物的负载有效地提高了羟基氧化物电极的海水分解活性和稳定性。通过一步电沉积合成的过渡金属磷化物负载羟基氧化物电极具有相比高温合成的磷化物电极更为优异的水分解活性；过渡金属磷化物负载羟基氧化物电极具有较高的sth效率，可实现大规模的光伏-电解海水制氢。本专利技术电极合成成本低、绿色经济、可实现海水电解电极的大规模生产和应用。
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1.一种过渡金属磷化物负载羟基氧化物电极的制备方法，其特征在于，将去除氧化膜的泡沫镍加入硝酸铁、硝酸钴和硫代硫酸钠的混合盐溶液中，进行光辅助合成，烘干，得到光辅助合成电极，将所述光辅助合成电极置于锰盐和磷酸盐的混合溶液中，进行电沉积，之后再次烘干，得到所述过渡金属磷化物负载羟基氧化物电极。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸铁、硝酸钴和硫代硫酸钠的摩尔比为（30~35）：（30~35）：1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，每3~10 mL的混合盐溶液中加入2~4cm2的泡沫镍。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光辅助合成的条件为：410 nm紫光照射下浸渍 5~10 min，所述浸渍的温度为289.15 K~295.15 K。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液的pH值为1~2。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锰盐和磷酸盐的摩尔比为（0.5-1）∶（10-20）。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烘干和再次烘干的温度均为333.15 K~353.15 K。
9.一种通过权利要求1~8任一项所述的制备方法制备得到的过渡金属磷化物负载羟基氧化物电极。
10.一种权利要求9所述的过渡金属磷化物负载羟基氧化物电极在光伏电解碱性海水系统中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种过渡金属磷化物负载羟基氧化物电极的制备方法，其特征在于，将去除氧化膜的泡沫镍加入硝酸铁、硝酸钴和硫代硫酸钠的混合盐溶液中，进行光辅助合成，烘干，得到光辅助合成电极，将所述光辅助合成电极置于锰盐和磷酸盐的混合溶液中，进行电沉积，之后再次烘干，得到所述过渡金属磷化物负载羟基氧化物电极。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸铁、硝酸钴和硫代硫酸钠的摩尔比为（30~35）：（30~35）：1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，每3~10 ml的混合盐溶液中加入2~4cm2的泡沫镍。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光辅助合成的条件为：410 nm紫光照射下浸渍 5~10 min，所述浸渍的温度为289.15 k~295.15...
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