[发明专利]一种原位沉积纳米pt的表面改性不锈钢及其应用

说明书

本发明公开了一种原位沉积纳米pt的表面改性不锈钢，该表面改性不锈钢板表面自组装有多孔结构的氧化薄膜，且纳米pt沉积于多孔氧化薄膜中。本发明还公开了其应用，将该表面改性不锈钢作为电极对0.1molL^‑1Na₂SO₄溶液进行三电极测试时，该电极具有析氢电位低，电流密度大，反应阻抗小的特点，并且该电极材料的制作费用低，经济性强。

技术领域

本发明属于不锈钢表面改性处理，具体地说是不锈钢表面自组装多孔氧化薄膜且多孔氧化薄膜中填充有纳米pt，本发明还涉及该改性不锈钢在电解实验中作为电极的应用。

背景技术

不锈钢因其价廉、抗腐蚀，目前被广泛用作加工材料。但因其表面阻抗较大，不是用作电极的理想材料，同时析氢电位高，更不适用于电解析氢的电极。因Pt析氢过电位低，性质稳定等特点，目前普遍用作电解析氢的电极材料，但造价高，经济性差。本发明是将不锈钢表面进行多孔化改性，增加比表面积，降低阻抗，然后用纳米Pt颗粒沉积多孔膜，降低析氢过电位，取得性能优良、经济性好的新型电解水析氢电极。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种原位沉积纳米pt的表面改性不锈钢及其制备方法。本发明的另一目的是将其于电解水析氢中的应用。

本发明的解决方案是通过将厚度为0.3～0.6mm不锈钢表面自组装有纳米多孔氧化薄膜，并将纳米pt沉积于多孔氧化薄膜的孔隙中获得表面改性不锈钢，将其应用于电解实验中作为电极的应用。

本发明为不锈钢板表面自组装有多孔结构的氧化薄膜，且纳米pt沉积在多孔氧化薄膜中，其中优选多孔氧化薄膜的孔径为100～200nm。

所述原位沉积纳米pt的表面改性不锈钢电极包括以下步骤制备：

(1)不锈钢表面清洗，将厚度为0.3～0.6mm不锈钢板分别用无水乙醇、去离子水进行超声表面清洗后干燥处理；

(2)电极氧化，将步骤(1)表面处理后的不锈钢板作为阳极，铂片为阴极，以乙二醇和高氯酸重量比为10：1的混合溶液为电解液，在室温条件磁力搅拌，电压由0V通过阶梯上升的方式上升到40V，并且在40V电压下氧化80-150s，不锈钢电极板上形成多孔结构的氧化薄膜；

(3)干燥固化，电极氧化结束后将不锈钢板用去离子水冲洗，然后置于氮气氛围中于温度60℃下干燥2h。

(4)配制氯铂酸溶液，将氯铂酸溶于乙醇溶液中，配制成浓度为0.5mmol/L的氯铂酸溶液；

(5)浸泡，将表面自组装多孔氧化薄膜的不锈钢浸泡于步骤(1)配制的氯铂酸溶液中，并于恒定温度30～50℃下浸泡处理10～24h；

(6)高温固化，浸泡处理后，用去离子水冲洗不锈钢表面，然后在氮气氛围下于50℃～80℃固化2h。

所述步骤(2)的电压上升速率优选为1V/s，氧化时间优选为100s。

所述步骤(4)乙醇溶液优选无水乙醇与去离子水的体积比为4：1的混合溶液。

优选步骤(5)浸泡条件为在恒定温度40℃下浸泡16h。

所述步骤(6)固化温度优选60℃。

将制备的原位沉积纳米pt的表面改性不锈钢作为电极应用于电解Na₂SO4溶液。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明制备的改性不锈钢作为研究电极时，其电解电位低，电流密度大，反应阻抗小，且该电极材料制造费用低，经济性强，制备方法简单。

附图说明