[发明专利]一种两步氧化合成的电解水阳极及其制备方法

说明书

本发明涉及电解水阳极材料研究技术领域，尤其为一种两步氧化合成的电解水阳极及其制备方法，首先通过机械剪切、除油(丙酮洗，乙醇洗)、酸洗除去镍基金属表面的氧化层和油脂物质，然后通过将清洗干净的电极材料浸入配置好的含有氧化剂的酸性溶液中进行氧化，以获得镍氧化态物质层的电极，将镍基表层物质氧化成镍的氧化物或氢氧化物，然后在通过具有亚铁离子的电解液中进行电化学阳极氧化的方法进行第二步氧化，从而在改变镍价态的同时引入铁元素，形成镍铁氧化物或氢氧化物的电极，采用该方法所制备成的阳极催化活性电极，过电位低，可有效降低电解水能耗，且工艺简单，成本较低，可广泛应用于碱性水电解工业。

技术领域

本发明涉及电解水阳极材料研究技术领域，具体为一种两步氧化合成的电解水阳极及其制备方法。

背景技术

随着化石燃料的快速枯竭和随之而来的日益严重的环境污染，开发绿色和可再生能源以应对这一局面已迫在眉睫。高能量密度的氢能由于其纯度和可持续性，被认为是最理想的替代能源。水分解技术为发展氢能经济提供了一种高效、可持续的途径。水分解的氧化半反应，称为析氧反应。不幸的是，析氧反应是通过四电子氧化还原步骤进行的一种动力学缓慢的反应，尤其限制其电解水的效率，因为它，在发生电解水反应的时候通常需要高过电位来破坏氢-氧键并形成氧-氧键。一些具有高析氧活性的贵金属及其氧化物被认为是最先进的基准电催化剂，但由于其稀缺性、成本高、稳定性差，导致其大规模应用受到限制，市场渗透率较低。因此开发具有高效、廉价的析氧电催化活性的电解水阳极对于电解水制氢具有重要意义。

传统的镍基金属材料最为电解水催化剂主要是镍氧化物或氢氧化物，但这类电极的催化性能较低，无法满足日益增长的工业需求。铁和铁的许多集团被认为是在镍铁双金属氧化物中析氧反应的固有活性位点，因此构建镍铁双金属氧化物能有效提高传统电解水电极的催化活性，促进整个电解过程的发生，降低过电位，降低电解槽的小室电压，降低电解水的能耗，另一方面，传统电极制备方法中，将催化剂层引入电极表面的方法主要有电镀、水热生长、气相沉积、机械刷浆涂敷、磁控溅射等。这些方法得到的电极，基底与催化剂之间存在明显的相界面，依靠机械黏附作用结合在一起，长期使用的过程中易发生催化剂脱落现象，导致催化性能下降，寿命降低。需要开发新的引入催化剂的方法，提高催化剂的粘合力，提高循环寿命和稳定性，因此，针对上述问题提出一种两步氧化合成的电解水阳极及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种两步氧化合成的电解水阳极，以解决上述背景技术中制备析氧电极能量消耗高、工业化生产困难的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种两步氧化合成的电解水阳极，通过化学氧化和电化学氧化结合的方法，制备了无粘结剂以镍金属为基底的电解水阳极。

优选的，基底为镍网，泡沫镍或泡沫铁镍其中的一种。

优选的，化学氧化的氧化剂为硫代硫酸铵，过氧化氢，高锰酸钾等其中的一种或几种。

优选的，所述含有铁组分的镍氧化态物质包含氧化镍、氢氧化镍、羟基氧化镍中的一种或几种，同时还包含铁掺杂氧化镍、铁掺杂氢氧化镍、铁掺杂羟基氧化镍中的一种或几种。

一种两步氧化合成的电解水阳极制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将金属镍基底清洁处理；

步骤二：将清洁处理后的金属镍基底在富含氧化剂的酸性溶液中进行浸渍氧化腐蚀处理以获得镍氧化态物质层的电极；

步骤三：将步骤二得到的电极利用计时电位法在含有亚铁离子的溶液中进行阳极氧化，在氧化的同时引入铁离子，形成镍铁氧化物或氢氧化物的电极。