[发明专利]一种Co2N-Ni3N负载氧化石墨烯-碳纤维布析氧材料其制法

说明书

本发明涉及氮化物电极析氧材料技术领域，且公开了一种Co₂N‑Ni₃N负载氧化石墨烯‑碳纤维布析氧材料其制法，包括以下配方原料：钴源、镍源、氧化石墨烯、碳纤维布、六亚甲基四胺、浓氨水。一种Co₂N‑Ni₃N负载氧化石墨烯‑碳纤维布析氧材料其制法，通过使用氮化物Co₂N和Ni₃N催化剂的主要成分，电解强度均高于传统的过渡金属氮化物，并且氧化石墨烯巨大的表面孔隙率，同时氧化石墨烯具有两亲性，使Co₂N‑Ni₃N均匀负载到氧化石墨烯的表面和层状之间，增加了电极材料效电化学催化面积，提高了电催化活性和电解水析氧的效率，通过超声分散和水热蒸发法使Co₂N‑Ni₃N负载氧化石墨烯均匀附着到碳纤维布的表面，不需要高分子粘合剂使催化剂粘黏到电极上。

技术领域

本发明涉氮化物电极析氧材料技术领域，具体为一种Co₂N-Ni₃N负载氧化石墨烯-碳纤维布析氧材料其制法。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题的日益突出，世界各国不断开发太阳能、风能、地热能、氢能等各种新型绿色可再生能源，氢能具有绿色环保、可持续再生、能量密度高等优点，受到了人们的广泛关注，电解水制氢是开发氢能的有效技术之一，具有技术水平成熟、自动化程度高、环保无污染等优点，电解水由两个半反应组成，即析氧反应和析氢反应，它们通常需要两种类型的催化剂来降低产生H₂和O₂所需的过电位，因此催化剂是电解水制氢过程中最关键的因素之一，其中析氧反应涉及质子耦合电子转移等复杂反应，从而限制了电解水的进程。

目前的析氧反应使用的催化剂大多为铂、钌等贵金属，但是其储量稀少、价格昂贵、制备困难，而过渡金属氧化物类催化剂如镍、钴、铁等氧化物，需要用聚合物黏结剂来固定到导电基板上进行电化学测量，而高分子聚合物黏结剂的使用会增加电解反应的串联阻抗，包裹住了催化剂的活性位点，导致催化活性降低，无法有效减小析氧反应产生O₂所需的过电位，并且高分子聚合物黏结剂在电解过程中会逐渐分解，导致催化剂无法固定到导电基板而损失到电解液中，降低了析氧电极材料的实用性和耐久性。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种Co₂N-Ni₃N负载氧化石墨烯-碳纤维布析氧材料其制法，无需聚合物黏结剂使过渡金属氮化物附着在阳极材料上，既解决了高分子聚合物黏结剂的使用会包裹住了催化剂的活性位点，增加了电解反应的串联阻抗，导致催化活性降低的问题，同时又解决了高分子聚合物黏结剂在电解过程中会逐渐分解，导致催化剂无法固定到导电基板而损失到电解液中的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种Co₂N-Ni₃N负载氧化石墨烯-碳纤维布析氧材料其制法，包括以下重量份数配比的配方原料：10-12份钴源、12-14份镍源、8-12份氧化石墨烯、20-35份碳纤维布、15-17份六亚甲基四胺、20-25份浓氨水，制法包括以及以下实验药品：稀硝酸、乙醇、蒸馏水、稀盐酸。