[发明专利]一种钛基二氧化锡载萤石形氧化镍电催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种钛基二氧化锡载萤石形氧化镍电催化剂的制备方法及其应用，首先准备钛基板，然后分别准备前驱体溶液A和B，将钛基板反复浸渍于前驱体溶液A中并烘干焙烧后，将改性酯类滴入前驱体溶液B中，并将其表面形成的薄膜覆盖在焙烧后的钛基板上，反复多次后焙烧即可，本发明提供的制备方法制备的催化剂为正六面体结构，有效扩大了反应物分子的接触面积，有利于提升催化反应速度，将负载有该催化剂的钛基板作为电解水制氢的阳极，具有工作电压低，消耗电能少，耐腐蚀性强，使用寿命长，可循环使用等优势。

技术领域

本发明涉及电解水制氢技术领域，具体涉及一种钛基二氧化锡载萤石形氧化镍电催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

氢气作为当今社会的理想能源，作为未来发电、航空、电动汽车的燃料，其应用十分广泛，在石油化工生产中需加氢催化裂解来提炼原油，还可作为合成氨、甲醇、盐酸的原料。利用催化剂电解水制氢是解决当今社会能源危机和环境污染最理想的方式。

目前，工业上制氢技术有几种方法：①采用化工燃料制取氢气，该工艺离不开化石燃料且有二氧化碳等温室气体的排放，制得的氢气原料利用率低且污染空气。②从化工副产物中提取氢气，如焦炉气制氢是采用变压吸附，利用固体吸附剂对气体吸附的选择性，其中副产物有污染。③采用甲醇甲烷制取氢气，该工艺只用于小型化的企业，对于生产规模受到了很大的限制。④电解水制氢不仅具有工艺简单、操作方便、生产过程中不产生二氧化碳等温室气体，还具有原料利用率高，无环境污染，生产规模不受限制。因此，电解水制氢是工业上制备氢气的较好方法，但电解水制氢的效率受到电解液条件和电催化剂制备的限制。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钛基二氧化锡载萤石形氧化镍电催化剂的制备方法及其应用，采用该方法制备的催化剂可以作为电解水制氢的催化剂。

其技术方案如下：本发明的目的之一是这样实现的：

一种钛基二氧化锡载萤石形氧化镍电催化剂的制备方法，其关键在于包括以下步骤：

(1)准备钛基板；

(2)将(0-2)g锑的氧化物溶于浓酸，再将(0-20)g Sn_xCl_y的水合物混合醇溶液1，二者混合即得前驱体溶液A，该前驱体溶液A中Sn:Sb＝(50-80)：(1-5)；

将所述钛基板浸渍于前驱体溶液A中，取出于130-145℃加热20-30min，重复本步骤N1次后在400-650℃下焙烧3-5小时；

(3)将(0.03-0.17)g二价镍的化合物溶于浓酸中，再将其转溶于混合醇溶液2中即得前驱体溶液B；

取所述前驱体溶液B，滴入改性酯类，在溶液表面形成一层薄膜，再将此薄膜覆盖在焙烧后的钛基板表面，然后加热烘干，重复本步骤N2次后在400-650℃下焙烧1-3小时即可获得钛基二氧化锡载萤石形氧化镍电催化剂。

采用上述技术方案，TiO₂-SnO₂通过煅烧形成Ti-O-Sn-O导电链，该导电链牢固，不易脱落，用有机膜热分解法直接在二氧化锡表层负载萤石形氧化镍电极，不用使用导电胶，大大降低成本；

制备的催化剂为正六面体结构，该结构有利于提高催化剂的活性，有效扩大了反应物分子的接触面积，有利于提升催化反应速度。

作为优选：

上述二价镍的化合物为Ni(NO₃)₂、NiO、Ni(OH)₂或NiCl₂。

上述锑的氧化物为Sb₃O₅或Sb₂O₃；