一种基于水凝胶材料的金属电极片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于水凝胶材料的金属电极片及其制备方法和应用，属于界面改性领域。上述金属电极片的表面具有活性羧基层，活性羧基层上负载有含有氨基基团的纳米水凝胶颗粒；制备方法为：将具有活性羧基层的金属电极片置于含有氨基基团的纳米水凝胶颗粒的分散液中浸泡，通过脱水缩合反应将纳米水凝胶颗粒以共价键形成连接于金属电极片的表面，完成纳米水凝胶颗粒负载，所得金属电极片可用于碱性电催化析氢领域中。本发明专利技术将纳米水凝胶颗粒附着在金属电极片表面，较纯电极电催化性能有明显提升，实验数据表明，在100mA/cm<supgt;2</supgt;电流密度下过电位可最高可降低60mV，因此，本发明专利技术实现了对碱性电催化析氢HER反应面水结构改性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于界面改性，尤其涉及一种基于水凝胶材料的金属电极片及其制备方法和应用。

技术介绍

1、氢气因为零污染、可循环制取和高燃烧量等优点而受到国际社会的广泛关注。在众多制氢方法中，电解水制氢法(hydrogen evolution reaction,her)具有设备简单、可持续和环保等优势。

2、现有研究已经说明了酸性her的过程，基于氢中间体(h*，*代表活性位点)在多种催化剂上的吸附行为，可以准确地解释和预测酸性her的反应。目前研究表明her在碱性环境中的反应动力学比在酸性电解质中的反应动力学慢两到三个数量级。研究认为，在酸性her中，h*来自电解质中的h+，而在碱性her中，h*来自水解离()，而水解离引入的额外能垒是造成碱性环境中her动力学缓慢的原因。

3、目前的研究认为双电子层edl内的水的取向和水的“网络”结构是影响催化速率的主要因素。水“取向”研究认为在双电子层内水取向的变化会带来更多的能量消耗；水“网络”研究认为双电子层中的水通过氢键形成了一个水网络，这种氢键网络在her过程中会因电荷转移而受到干扰，在电荷转本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于水凝胶材料的金属电极片，其特征在于，所述金属电极片的表面具有活性羧基层，活性羧基层上负载有含有氨基基团的纳米水凝胶颗粒。

2.根据权利要求1所述的金属电极片，其特征在于，所述金属电极片为Pt、Ni、或Pd，所述纳米水凝胶颗粒的粒径小于500nm。

3.一种权利要求1-2任一项所述的基于水凝胶材料的金属电极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述羧基化处理的步骤为：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(11)中，所述硫醇化合物在酒精溶液中的摩尔浓度为...

【技术特征摘要】

1.一种基于水凝胶材料的金属电极片，其特征在于，所述金属电极片的表面具有活性羧基层，活性羧基层上负载有含有氨基基团的纳米水凝胶颗粒。

2.根据权利要求1所述的金属电极片，其特征在于，所述金属电极片为pt、ni、或pd，所述纳米水凝胶颗粒的粒径小于500nm。

3.一种权利要求1-2任一项所述的基于水凝胶材料的金属电极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述羧基化处理的步骤为：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(11)中，所述硫醇化合物在酒精溶液中的摩尔浓度为0.01-0.02mol/l，浸泡的时间为2-4h；步骤(12)中，所述混合水溶液中，2-(n-吗啉)乙磺酸的摩尔浓度为0.001-0.002mol/l，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的摩尔浓度为0.002-0.003mol/l，n-羟基丁二酰亚胺的摩尔浓度为0.005-0.006mol/l，浸泡的时间为24h-48h。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述含有氨基基团的纳米水凝胶颗粒的分散液的制备步骤为：

7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪思，张高涵，阮秋实，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：