[发明专利]一种电解水用钼掺杂硒化钴泡沫镍复合电极的制备和应用在审

专利信息
申请号: 201911292172.X 申请日: 2019-12-16
公开(公告)号: CN111101151A 公开(公告)日: 2020-05-05
发明(设计)人: 张小华;陈金华;王诗乐;聂建行 申请(专利权)人: 湖南大学
主分类号: C25B11/06 分类号: C25B11/06;C25B11/03;C25B1/04
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 410082 湖南省*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 电解水 掺杂 硒化钴 泡沫 复合 电极 制备 应用
【说明书】:

发明公开了一种电解水用钼掺杂硒化钴泡沫镍复合电极的制备和应用;所述复合电极由泡沫镍电极上沉积钼掺杂的硒化钴复合物构成,标记为Mo‑CoSe2NS@NF。该电极应用于水电解,同时对析氢和析氧都具有很好的电催化性能和稳定性:催化析氢η10=89mV,Tafel斜率为69mV dec‑1;催化析氧η10=234mV,Tafel斜率为58mV dec‑1,作为阴极和阳极组建电解槽,碱性介质中电流密度达到10mA cm‑2时的电解电压仅1.56V。该复合电极催化活性物质直接沉积在泡沫镍电极上,合成方法简单、绿色环保,具有高效的双功能催化作用,由此设计的水电解槽结构简单,适合水电解的工业规模化应用。

技术领域

本发明涉及一种水电解电催化复合电极,特别涉及一种钼掺杂硒化钴泡沫镍的高效电催化电解水析氢和析氧双功能复合电极的制备方法与应用,属于电解水领域。

背景技术

随着人类生活水平的提高和社会文明程度的提高,各方面对能源供应和生态环境质量的要求不断提高。目前,如何及时解决与能源和环境有关的经济和技术挑战和问题已成为全人类社会面临的重要问题,包括燃料电池、金属空气电池和电化学分水装置在内的清洁可再生能源转换和储存系统由此已得到极大的刺激和发展。在这些系统中,电解装置是清洁生产氢气和氧气最有前景的方法之一。然而,要实现高效水电解,实现氢能的大规模应用,迫切需要高效的析氢、析氧催化剂。

目前,贵金属和贵金属氧化物合金或金属氧化物(如Pt和IrO2)已被证明是最先进的电解水催化剂,但它们的大规模应用受到稀缺资源稀缺和高成本的限制。为了发展清洁能源技术,改变以化石能源为主的现状,寻找高效、稳定、低成本的水电解解析氢、析氧催化剂势在必行。而双功能催化剂可以使得电解水设备更为简单,大大降低运行成本,因此,电解水的双功能催化剂的开发具有更为重要的意义。

过渡金属氧化物、过渡金属硫族化合物、磷化物和氢氧化物等因为具有高催化效率、低制造成本、同时促进HER和OER的动力学等优点,近年在双功能电催化剂研究中引起了人们的广泛关注。在众多的过渡金属硫族化合物中,CoSe2以其丰富的地球资源、低廉的成本、优异的稳定性近年来在水电解、锂离子电池、锌-空气电池、聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)等能量转换和储存领域更是引起了人们的特别关注。但是,为了更有效地同时驱动OER和HER,基于CoSe2的电解水双功能电催化剂的开发仍是一项重要的工作。

发明内容

本发明提供一种电解水用钼掺杂硒化钴泡沫镍复合电极的制备和应用,该电极是一种双功能电极,可同时催化电解水的析氢和析氧反应,具有制备简单、成本低廉、性能优良及环境友好的特点,适宜于工业化生产和应用。

本发明主要采用如下技术方案实现:

一种钼掺杂硒化钴泡沫镍复合电极的制备方法,包括如下步骤:

1)泡沫镍的前处理:剪裁成一定尺寸的泡沫镍经酸洗、超声清洗、干燥处理后待用。

2)Co(OH)2NS@NF的制备:以含二价钴盐的水溶液为电解液,室温下使用一定电流密度的恒电流电解法,在NF上电沉积Co(OH)2纳米片(Co(OH)2NS@NF),产物在60℃干燥箱中进行干燥处理。

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