[发明专利]基于贵金属空心管阵列的有序化膜电极的构筑方法

权利要求书

1.一种基于贵金属空心管阵列的有序化膜电极的构筑方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1)，提供一基底，于所述基底上制备氧化锌晶种层；

步骤2)，于所述氧化锌晶种层上生长氧化锌纳米阵列；

步骤3)，于所述氧化锌纳米阵列表面形成活泼金属作为置换剂；

步骤4)，基于贵金属前驱溶液对所述活泼金属进行贵金属的置换反应，获得贵金属纳米阵列，包括：配制一定浓度贵金属前驱体水溶液，将制备好置换剂的基底浸没在贵金属前驱体水溶液中，在一定温度下进行贵金属的置换反应得到贵金属纳米阵列；

步骤5)，将所述贵金属纳米阵列、质子交换膜以及制备好的阳极膜压制成膜电极，然后去除所述氧化锌纳米阵列，获得基于贵金属空心管阵列的有序化膜电极。

2.根据权利要求1所述的基于贵金属空心管阵列的有序化膜电极的构筑方法，其特征在于：所述基底包括硅片、碳纸以及制作有气体扩散层的碳纸中的一种。

3.根据权利要求2所述的基于贵金属空心管阵列的有序化膜电极的构筑方法，其特征在于：所述制作有气体扩散层的碳纸，其气体扩散层中聚四氟乙烯的质量分数为10％～30％，且气体扩散层的载量为1～2mg/cm²。

4.根据权利要求3所述的基于贵金属空心管阵列的有序化膜电极的构筑方法，其特征在于：将碳粉、聚四氟乙烯分散液及异丙醇水溶液混合后超声均匀，喷涂到碳纸上，最后进行热处理，以获得所述制作有气体扩散层的碳纸。

5.根据权利要求4所述的基于贵金属空心管阵列的有序化膜电极的构筑方法，其特征在于：所述热处理的温度为300～400℃，热处理的时间为20～40分钟。

6.根据权利要求2所述的基于贵金属空心管阵列的有序化膜电极的构筑方法，其特征在于：所述制作有气体扩散层的碳纸在氧化锌晶种层前包括步骤：采用热压机对其进行平整化，其中，热压机的压力20～80kg/cm²。

7.根据权利要求1所述的基于贵金属空心管阵列的有序化膜电极的构筑方法，其特征在于：步骤1)中，采用溶胶法或磁控溅射法于所述基底上制备氧化锌晶种层。

8.根据权利要求7所述的基于贵金属空心管阵列的有序化膜电极的构筑方法，其特征在于：所述溶胶法包括：

第一步，配制预设浓度的乙酸锌甲醇溶液，并置于将其加热至预设温度；

第二步，配制预设浓度的氢氧化钠甲醇溶液，并滴入至所述乙酸锌甲醇溶液中，搅拌后得到氧化锌晶种溶胶；

第三步，将得到的氧化锌晶种溶胶以旋转涂覆的方式或基底直接浸泡在氧化锌晶种溶胶中的方式制作到基底上，并进行热处理以在基底表面形成氧化锌晶种层。

9.根据权利要求8所述的基于贵金属空心管阵列的有序化膜电极的构筑方法，其特征在于：所述乙酸锌甲醇溶液的浓度为0.01～0.02M，氢氧化钠甲醇溶液的浓度为0.02～0.03M。

10.根据权利要求8所述的基于贵金属空心管阵列的有序化膜电极的构筑方法，其特征在于：所述预设温度为50～60℃，搅拌时间为2～3小时。

11.根据权利要求8所述的基于贵金属空心管阵列的有序化膜电极的构筑方法，其特征在于：所述基底在氧化锌晶种溶胶中浸泡的时间为4～6分钟；所述旋转涂覆时的转速为2000～4000转/分钟。

12.根据权利要求8所述的基于贵金属空心管阵列的有序化膜电极的构筑方法，其特征在于：所述磁控溅射法包括：选用氧化锌铝作为靶材，并在预设功率下溅射预设时间后，进行热处理，以在基底上得到氧化锌晶种。

13.根据权利要求12所述的基于贵金属空心管阵列的有序化膜电极的构筑方法，其特征在于：所述预设功率为50～150W，预设时间为30～120秒。