[发明专利]一种催化氧析出电极及其制备方法和应用

说明书

本发明属于催化电解水技术领域，公开了一种催化氧析出电极及其制备方法与应用。所述催化氧析出电极是在电解液中施加相当于饱和Ag/AgCl参比电极电压‑0.8～‑0.4V的电压，恒压处理时间30～1800s制备得到。本发明的催化氧析出电极可作为降低电解水能耗的方法，提高贵金属催化剂(RuO₂，IrO₂)，金属催化剂(Co₃O₄)，双钙钛矿材料PrBa_0.5Sr_0.5Co_1.5Fe_0.5O_5+α纳米线的催化活性，该处理方法简单易行，在电极制备过程中，电极的形状和大小可控，且由该方法制备的催化氧析出电极在1～2V(相对于可逆氢电极)下的氧析出性能得到很大的改善，应用前景良好。

技术领域

本发明属于电极制备技术领域，具体涉及一种催化氧析出电极及其制备方法和应用。

背景技术

目前，新能源转换设备原料的选取中，氢气原料具有非常大的潜能。氢能设备的比能量高、安全性能好，而且因其在能量转换过程中完全没有污染产生，作为新能源转换设备具有广阔的发展前景。目前，对氢气的制备的最理想的方法是电解水。随着科技的进步及市场的不断发展，提升电解水的效率日益显得重要而迫切。因此降低电解水中的氧析出电极的过电势是目前研究的重点，除了现有材料和电解水工艺的改进之外，对现有氧析出催化剂的改性是比较热门的研究方向之一，主要是通过提升电极的催化活性来实现电解水的能量消耗。

目前发现的有效的析氧催化剂：(1)贵重金属氧化物，如IrO₂和RuO₂等；(2)具有催化活性的钙钛矿材料：LaCoO₄，PrCoO₄和PrMnO₃等；(3)具有金属掺杂的双钙钛矿材料：Ca_1.5Sr_0.5Co_1.5Fe_0.5O_5+α和PrBa_0.5Sr_0.5Co_1.5Fe_0.5O_5+α等；(4)金属氧化物，如Co₃O₄和NiO₂等。由于贵金属，双钙钛矿材料与金属氧化物的催化活性强，制备相对简单，特别是金属氧化物，双钙钛矿材料还有催化寿命长，低毒和原料丰富等优点，是电解水首选的氧析出材料之一。

但是，在制备贵金属，金属氧化物和双钙钛矿材料催化氧析出电极的同时，氧析出电极的性能仍需要进一步提高，一方面原因是贵金属催化剂的价格昂贵，一方面原因是双钙钛矿材料电导率较低，另一方面则是氧析出催化剂电极与酸碱电解液的匹配问题。常规的商用电解液为碱性，电解液自身同时也会促使氧析出催化剂材料形貌改变、结构坍塌、活性位点减少等恶性反应，从而影响其催化活性。常规的氧析出催化剂改性包括过渡金属掺杂，非金属元素的掺杂，石墨烯，二硫化钼等二维材料的混合和H₂，NH₃等还原气体热处理改性等，但是这类改性方法制备工艺较为繁琐，催化剂的制备成本较高。

因此开发一种制备工艺简单，氧析出过电势较低的电极迫在眉睫。

发明内容

为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种催化氧析出电极的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述催化氧析出电极的制备方法制备的电极。

本发明的再一目的在于提供上述催化氧析出电极的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种催化氧析出电极的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：