[发明专利]一种用于全解水的Co9

权利要求书

1.一种用于全解水的Co₉S₈/N-CCA复合电极，其特征在于Co₉S₈/N-CCA复合电极中N-CCA中包括有底部的碳片和垂直与碳片表面的碳柱状阵列，所述阵列的长度为10-20微米，直径为0.5-0.7μm，所述底部的碳片厚度≥20微米，所述Co₉S₈集中分布与CCA的顶端，呈纳米片花结构,其中CCA通过电化学模板法制备，通过水热法对电极进行硫化和氮化，所述电极中无粘合剂。

2.如权利要求1所述的一种用于全解水的Co₉S₈/N-CCA复合电极，其特征在于所述CCA通过电化学模板法制备包括如下步骤：

（1）以铝材为基材，通过电化学-无电化学的方法在铝材表面形成多孔氧化膜；

（2）以所述多孔氧化膜为硬模板，以沥青树脂聚合物为碳源，将碳源多次重复填充于所述氧化膜孔道内和表面上；

（3）机械打磨步骤（2）获得的材料，使得阳极氧化膜表面的碳层厚度≥阳极氧化膜孔道高度；

（4）强酸腐蚀步骤（3）获得的材料，除去硬模板，洗涤、干燥，获得CCA碳柱状阵列（CarbonColumnarArray）。

3.如权利要求2所述的一种用于全解水的Co₉S₈/N-CCA复合电极，其特征在于步骤（1）的电化学过程：以铝或铝合金为阳极，惰性铅材料为阴极，采用10-20wt.%硫酸水溶液为电解液，电流密度1-2A/dm²，时间30-100min，温度20-30^oC，所述步骤（1）的无电化学过程：将获得的阳极氧化膜铝材于35^oC下，使用5-7wt.%磷酸进行扩孔，时间为40-50min，真空干燥。

4.如权利要求2所述的一种用于全解水的Co₉S₈/N-CCA复合电极，其特征在于步骤（2）中沥青树脂聚合物的制备方法如下：将苯甲醛、蒽、浓硫酸装入三口瓶中，使用氮气排空，于135^oC持续搅拌条件下获得黑色沥青树脂产物，并使用丙醇反复洗涤、过滤、干燥获得淡黄色粉末固体，将所述淡黄色粉末溶于四氢呋喃中搅拌30min，然后加入步骤（1）中获得的扩孔后的氧化膜铝材，继续搅拌，并辅助抽真空，填充12-24h，然后旋转蒸发得到淡黄色氧化膜铝材，进一步与氮气氛围，800^oC下碳化4h，抽真空的真空度为10-20Pa，填充为1-2次。

5.如权利要求2所述的一种用于全解水的Co₉S₈/N-CCA复合电极，其特征在于所述步骤（4）中的强酸为15wt.%的H₂SO₄和10wt.%的HNO₃，体积比为H₂SO₄:HNO₃=1:1，在搅拌条件下，于100^oC回流处理3h。

6.如权利要求1所述的一种用于全解水的Co₉S₈/N-CCA复合电极，其特征在于所述水热法包括有第一次水热和第二次水热。

7.如权利要求6所述的一种用于全解水的Co₉S₈/N-CCA复合电极，其特征在于将六水合硝酸钴、尿素和氟化铵溶于去离子水中，得到前驱体溶液，将前驱体溶液转移至水热釜内，加入CCA，进行第一次水热处理，其中六水合硝酸钴、尿素、氟化铵和水的质量比为0.5:0.72:0.25:75。

8.如权利要求7所述的一种用于全解水的Co₉S₈/N-CCA复合电极，其特征在于第一次水热的温度为120^oC，时间为24h。