[发明专利]一种磷化物/氧化铜电极及其制备方法

说明书

一种磷化物/氧化铜电极，该磷化物/氧化铜电极具有泡沫铜基底，所述泡沫铜基底上具有磷化物/氧化铜表层，所述磷化物/氧化铜表层中的磷化物选自磷化钴、磷化铁。本发明还涉及该电极的制备方法，包括以下步骤：（1）泡沫铜基底预处理，除去泡沫铜基底表面的氧化物和杂质；（2）采用原位腐蚀氧化法对步骤1中的泡沫铜进行处理，得到泡沫铜基底的氧化铜电极；（3）将步骤2中的氧化铜电极放入电解液中进行循环伏安扫描，取出后得到泡沫铜基底的磷化物/氧化铜电极。本发明中的制备方法简单，原料成本低，所制备的磷化物/氧化铜电极相比于单纯的氧化铜电极，其电化学性能和稳定性相比于有显著提高。

技术领域

本发明属于电解电极及其制备领域，具体涉及一种磷化物/氧化铜电极，本发明还涉及该磷化物/氧化铜电极的制备方法。

背景技术

随着经济的快速发展，社会中各个领域对能源的需求越来越大，与此同时，传统化石燃料的大量使用给人类的生存环境和健康带来了极大危害，因此寻求可替代化石燃料的可再生清洁能源是目前亟待解决的问题。

清洁能源中，氢能源由于热值高、唯一的燃烧产物是水等优点被认为是最理想的化石燃料替代能源，电催化水分解是获得氢气的主要途径之一，水分解分为两个半反应：析氢半反应和析氧半反应，其中析氧半反应由于复杂的多电子转移过程和缓慢的动力学过程是整个水分解过程的瓶颈，因此需要寻求高效的催化产氧催化剂。产氧效果最好的催化剂主要是贵金属Ru、Ir的氧化物，但由于它们价格昂贵储量稀少，阻碍了它们的大规模应用。同时，人们也开始关注过渡金属，如Co、Ni、Fe、Mn等，作为产氧催化剂的应用。

Cu作为过渡金属之一由于价格低廉、储量丰富、有丰富的氧化还原和光电化学性质，也开始被应用到电催化产氧中。现有的制备CuO电极材料的技术有传统的滴涂法（需要添加粘合剂），在碱性溶液中（NaOH）以(NH₄)₂S₂O₈为氧化剂直接在Cu基底如铜箔、泡沫铜上生长Cu(OH)₂经热处理后得到CuO(也有少数直接生成CuO)，也可直接将Cu基底在电解液中电镀生成CuO，也有水热法在Cu基底表面生成CuO。

本申请在铜基电极的基础上进行了进一步的研究，通过对传统CuO电极进行改性修饰，得到了具有很好电催化产氧效果的磷化物/氧化铜电极。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的之一是提供了一种磷化物/氧化铜电极，该一种磷化物/氧化铜电极如下。

一种磷化物/氧化铜电极，该磷化物/氧化铜电极具有泡沫铜基底，所述泡沫铜基底上具有磷化物/氧化铜表层，所述磷化物/氧化铜表层中的磷化物选自磷化钴、磷化铁。

作为优选，所述磷化物/氧化铜表层通过将氧化铜电极插入含次磷酸根和金属离子的醋酸缓冲溶液中进行循环伏安扫描得到。

本发明中的一种磷化物/氧化铜电极，其电化学性能和稳定性相比于单纯的氧化铜电极有显著提高。

本发明的目的之二是提供一种上述磷化物/氧化铜电极的制备方法，该制备方法如下。

一种磷化物/氧化铜电极的制备方法，包括以下步骤：（1）泡沫铜基底预处理，除去泡沫铜基底表面的氧化物和杂质；（2）采用原位腐蚀氧化法对步骤1中的泡沫铜进行处理，得到泡沫铜基底的氧化铜电极；（3）将步骤2中的氧化铜电极放入电解液中进行循环伏安扫描，取出后得到泡沫铜基底的磷化物/氧化铜电极，所述电解液为含有H₂PO₂^-和金属离子的醋酸缓冲溶液，该金属离子选自醋酸钴、醋酸铁。本发明使直接在泡沫铜基底上生长CuO或Cu(OH)₂，这样泡沫铜即是基底又是铜源，不添加粘合剂。