[发明专利]一种析氧反应电催化剂的制备方法

说明书

本发明公开一种析氧反应电催化剂的制备方法，将碳纸于浓硫酸的条件下进行处理；按照Na₃C₆H₅O₇·2H₂O、NiSO₄·6H₂O、Na₂MoO₄·2H₂O、Na₂WO₄·2H₂O、硼酸、抗坏血酸和FeSO₄·7H₂O的顺序将试剂溶于去离子水中，得到备用镀液；随后将碳纸置于镀液中恒电位沉积，待反应结束后得到的样品用去离子水和无水酒精冲洗，冷风吹干，即可得到铁基合金析氧反应电催化剂。其实施费用低、结构稳定、操作简便，制备周期短，是一种高效经济的合成方法。

技术领域

本发明涉及铁基合金析氧反应电催化剂技术领域，更加具体地说，涉及铁基合金析氧反应电催化剂的制备方法及其在碱性溶液中电催化析氧方面的应用。

背景技术

传统的化石燃料短时间内不可再生，且使用后带来一系列的环境问题。氢能是一种可再生的清洁能源，有望成为化石燃料的替代能源。电解水制氢是制备氢气的一种有效途径。电解水制氢包含两个半反应：阴极析氢和阳极析氧，由于析氧反应需经历四电子转移过程，动力学过程更为缓慢，成为限制电解水效率的瓶颈。钌、铱等贵金属化合物是目前最高效的析氧催化剂，而过高的成本和资源短缺限制了它们的应用和推广，因此亟待开发一种廉价节能过电位较低的析氧催化剂。高的比表面积和元素间的协同效应有利于提高材料的催化性能，电沉积方法简单易操作，便于实现工业化生产。采用电沉积法制备的高比表面积铁基合金析氧电催化剂利用元素间的协同效应提高了析氧催化性能，且所含元素均为贱金属，廉价易得。因此，电沉积法制备铁基合金析氧电催化剂的研究是必要且合理的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种析氧反应电催化剂的制备方法，该方法成本低、制备过程简单、实施费用低、操作简便。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。

一种析氧反应电催化剂的制备方法，按照下述步骤进行：

将碳纸作为工作电极，在镀液中以三电极体系进行恒电位沉积，以在碳纸上得到析氧反应电催化剂；沉积电位范围为-1.0V～-1.5V vs SCE，沉积时间10～40min；在镀液中以去离子水为溶剂，各个溶质的浓度为柠檬酸钠0.2～0.6mol·L^-1、硫酸铁0.1～0.4mol·L^-1、硫酸镍0.1～0.4mol·L^-1、钼酸钠0.01～0.1mol·L^-1、钨酸钠0.01～0.1mol·L^-1、硼酸0.2～0.5mol·L^-1和抗坏血酸0.1～0.3mol·L^-1，pH值为4～7。

在上述技术方案中，沉积电位范围为-1.0V～-1.3V vs SCE，沉积时间10～30min，沉积温度为室温20—25摄氏度。

在上述技术方案中，铂网作对电极，饱和甘汞电极作参比电极。

在上述技术方案中，恒电位沉积之后，所得产物使用去离子水和酒精清洗后冷风吹干，即可得到铁基合金析氧反应电催化剂。

在上述技术方案中，在镀液中各个溶质的浓度为柠檬酸钠0.3～0.5mol·L^-1、硫酸铁0.1～0.3mol·L^-1、硫酸镍0.2～0.4mol·L^-1、钼酸钠0.04～0.07mol·L^-1、钨酸钠0.05～0.08mol·L^-1、硼酸0.3～0.5mol·L^-1和抗坏血酸0.1～0.2mol·L^-1。