[发明专利]一种镍磷铜电催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种镍磷铜电催化剂及其制备方法，其特征在于，所述镍磷铜电催化剂按摩尔百分比含有以下成分：镍31.1‑51.6％，磷32.5‑48.4％和铜10‑36.4％；本发明主要是在镍片上采用电沉积法制备镍磷铜电催化剂材料。本发明中镍磷铜电催化剂制备方法简单，容易操作，原料、制备成本低廉、物理化学性质稳定对环境没有不良影响，其独特的枝晶状纳米管结构大大增强了其催化效率，有利于工业化大规模生产。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种镍磷铜电催化剂及其制备方法。

背景技术

氢气具有可再生，能量密度高，反应后没有污染只产生水的特点，是替代常规化石燃料的理想能源。电解水作为生产燃料级氢气的有效方法，但因为能量消耗过大，在大规模生产中受到了限制。现有技术中，铂基催化剂被认为是一种高效的析氢反应催化剂，具有优异的析氢性能，但因为价格昂贵且可获得性有限而无法应用在工业生产中；所以，需要提供一种能有效降低析氢过电势的非贵金属电催化剂和一种用非贵金属制备电催化剂的方法，使电催化剂具有优异的电催化性能，能够替代贵金属催化剂应用于工业生产中。

发明内容

本发明的目的是提供一种镍磷铜电催化剂及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，使催化剂具有高电催化析氢活性和高电催化稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种镍磷铜电催化剂，其特征在于，所述镍磷铜电催化剂按摩尔百分比含有以下成分：镍31.1-51.6％，磷32.5-48.4％和铜10-36.4％。

本发明还提供一种镍磷铜电催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)采用碳棒作为阳极，镍片作为阴极，使用20％的盐酸在超声清洗仪中清洗镍片30分钟，然后用去离子水清洗，烘干备用；

(2)移取氯化镍、磷酸钠、氯化铵和氯化铜溶液至玻璃烧杯中用磁力搅拌器搅拌30分钟，搅拌至溶液中的絮状物均匀悬浮在溶液中，得到电解液；

(3)在步骤(2)制得的电解液中，放入步骤(1)中的电极材料，使用直流电源设定恒定电流密度为5-15mA·cm^-2，使镍片在电解液中沉积10-30分钟，得到在镍片上附着的沉积物，将附着有沉积物的镍片放入真空干燥箱中，在真空环境中60℃下干燥12-24小时，得到附着在镍片上的镍磷铜电催化剂。

优选的，步骤(2)中，所述氯化镍的浓度为0.2M，所述磷酸钠的浓度为0.2M，所述氯化铵的浓度为0.25M，所述氯化铜的浓度为0.01-0.04M。

优选的，步骤(2)中，所述氯化镍的体积为100-500mL，所述磷酸钠的体积为100-500mL，所述氯化铵的体积为100-500mL，所述氯化铜的体积为100-500mL。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.本发明制备的镍磷铜电催化剂具有制备成本低，原料廉价易得，物理化学性质稳定和无毒无害等优点；

2.本发明制备的镍磷铜电催化剂具有更高的电催化活性，直接吸附在阴极上，其独特的枝晶状纳米管结构大大增强了其催化效率，相比于纯镍片，其电催化析氢性能大大提高，可以替代贵金属催化剂Pt/C，适合于电催化领域的工业化大规模应用，为工业生产中提供了一种廉价高效的催化剂。

3.本发明采用电沉积方法成功地合成了独特的枝晶状纳米管结构的镍磷铜电催化剂，其制备方法简单，容易操作，通过改变电解液中铜的含量，有效的控制了镍磷铜电催化剂的表面结构，得到了氯化铜的浓度为0.02M时其表面结构和性能最佳。

附图说明

图1为实施例1制得的镍磷铜电催化剂催化剂的X射线粉末衍射图；