[发明专利]一种La/NF析氢材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种La/NF析氢材料及其制备方法与应用，析氢材料的制备方法包括以下步骤：1)将镧盐溶于水中，并分散均匀，得到镧盐溶液；2)以镧盐溶液作为电沉积液，以泡沫镍作为载体，采用一步电沉积法制得La/NF；3)将La/NF洗涤后烘干，即得到La/NF析氢材料；该析氢材料中，La在泡沫镍中的负载量为10wt％‑20wt％；La/NF析氢材料应用在电催化析氢反应中。与现有技术相比，本发明通过引入镧金属与泡沫镍结合，能够增加泡沫镍材料的活性位点，从而提高材料的析氢性能，而且成本较低，有望面向工业化发展。

技术领域

本发明属于氢能源技术领域，涉及一种La/NF析氢材料及其制备方法与应用。

背景技术

氢能是一种十分理想的能源，释放能量后的副产物是水，不污染环境，有效地解决了人类可持续发展中面临的能源问题。氢元素以化合物的形式存在于水中，地球上具有丰富的水资源，因此可以通过分解水来获得氢气。由于电能可以通过化石燃料、太阳能、水能、风能、地热能、核能和潮汐能等直接生产出来，所以利用电能电解水制氢是一种可行有效的制氢技术。为了降低电解水时能耗，提高析氢效率，需要使用阴极析氢材料。

泡沫镍是一种三维多孔的金属功能材料，具有孔隙多、比表面积大等特点，使其多应用于镍氢电池电极材料、燃料电池等领域。然而，虽然这类材料有着较好的电化学活性面积，但是泡沫镍材料的电化学性能有限，限制了其进一步应用。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种La/NF析氢材料及其制备方法与应用，通过将泡沫镍作为载体负载金属离子，来达到增强性能的效果，进而克服泡沫镍材料电化学性能有限的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种La/NF析氢材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)将镧盐溶于水中，并分散均匀，得到镧盐溶液；

2)以镧盐溶液作为电沉积液，以泡沫镍(NF)作为载体，采用一步电沉积法制得La/NF；

3)将La/NF洗涤后烘干，即得到所述的La/NF析氢材料。

进一步地，步骤1)中，所述的镧盐为七水合氯化镧；所述的镧盐溶液中，七水合氯化镧与水的添加量之比为1mmol:(0.5-5)mL。

进一步地，步骤1)中，所述的分散为超声分散，超声分散的时间为5-10min。超声分散后得到澄清的溶液。

进一步地，步骤2)中，电沉积过程在室温中进行(电沉积过程中镧盐溶液也是室温)，电沉积所用的扫描速率为9.5-10.5mV/s，电沉积时间为30-90s。以玻碳电极为工作电极泡沫镍，氯化银电极作参比电极，铂丝电极为辅助电极，进行一步电沉积反应。

进一步地，步骤3)中，洗涤过程为：将La/NF用水及无水乙醇洗涤2-3次。

进一步地，步骤3)中，烘干过程中，温度为80-90℃，时间为4-12h。

一种La/NF析氢材料，该析氢材料采用所述的方法制备而成。

进一步地，该析氢材料中，La在泡沫镍中的负载量为10wt％-20wt％。

一种La/NF析氢材料在电催化析氢反应中的应用。

进一步地，在应用时，将所述的La/NF析氢材料与Nafion溶液混合均匀后，滴涂于玻碳电极上，干燥后得到析氢玻碳电极，作为电催化析氢反应中的工作电极。

应用方法具体包括如下步骤：

(1)称取1mg La/NF析氢材料溶解在100μL配制好的0.5wt％的Nation溶液中，超声下均匀分散后，吸取12-18μL溶液于玻碳电极上，自然晾干，得到析氢玻碳电极；