[发明专利]一种利用废弃铝箔制备高活性三元金属硼化物析氢催化剂的方法

说明书

本发明公开一种利用废弃铝箔制备高活性三元金属硼化物析氢催化剂的方法，制备方法如下：（1）剪裁好的废弃铝箔经过盐酸洗涤，分别以乙二醇和丙酮进行超声，处理好的废弃铝箔浸泡在氯化锰溶液中备用，记为A；（2）向A加入硫酸钠溶液，至溶液PH值为4为止，得B；（3）向B中加入三氯化铁溶液，得C；（4）以铝箔为工作电极，铂网为辅助电极，以C为电解液，通电高效电沉积，同时向C溶液中滴加硼氢化钠溶液；（5）将上述自支撑电极依次经过无水乙醇和去离子水洗涤、干燥，即获得了高活性三元Al‑Fe‑Mn硼化物析氢催化剂。本发明制备周期短，可实现快速制备析氢催化剂，催化剂性能稳定，催化活性高，具有规则纳米块体形貌。

技术领域

本发明属于废弃资源利用以及催化化学领域，涉及一种应用于电解水析氢催化剂的制备方法，具体涉及一种利用废弃铝箔制备高活性三元金属析氢催化剂的方法。

背景技术

能源短缺的传统化石能源供应方式已成为制约人类社会可持续发展的瓶颈,寻找高能量、无污染、可再生的新型能源是当前全球的研究热点之一。氢能不仅具有资源丰富、热值高等诸多特点，同时与风能、太阳能等可再生能源相比不受季节、地域等因素的限制，被视为未来最具发展潜力的替代能源。电解水制取氢气由于对环境的零污染排放,且可以实现对间歇性可再生能源的富余能高效利用等优点成为最有应用前景的制氢技术。碱性水电解制氢工艺由于技术成熟、安全可靠、操作简单等优势在电解水工业中获得了广泛应用。众所周知,水的电解由阴极析氢(HER)和阳极析氧(OER)两个半反应构成，对于HER,需要使用高效的HER催化剂来降低过电势和加快反应动力学。目前，铂族金属是性能最好的 HER催化剂,但因为价格昂贵、储量稀缺，阻碍了电解水制氢技术的大规模推广应用。基于此背景，发展和设计成本低廉、性能优越的非贵金属HER电催化剂是实现能量高效转换的关键，也成为科学家们研究的热点。

近年来, 金属硼化物(MBs)由于其价格低廉、制备简单、稳定性高,成为极有应用前景的 HER催化剂。然而, 传统的金属硼化物制备方法如固相烧结法、熔融盐电解法等合成的MBs尺寸较大、分散不均，且合成工艺复杂、能量消耗很高，不适合大规模推广生产。电化学沉积法是利用还原剂使镀液中金属离子还原并沉积在基底表面形成功能性金属薄膜的一种新型表面处理技术,相对于其他几种IMBs 制备方法，具有工艺简单、成本低、沉积效率高、粒径均匀等优点。因此，采用电化学沉积法制备具有优异催化活性的多元金属硼化物为进一步提升该类催化剂的催化活性提供了新的思路。

铝箔是锂离子电池，材料中所用的必需材料，然而随着新能源电动汽车的普及和动力电池的使用，锂离子电池寿命不断衰退，到达其使用年限后不得不面临退役锂离子电池的废弃处置问题，如果将其简单按照固废进行处置，这些废弃锂离子电池不仅严重破坏了环境、占用大量土地资源且造成颇多隐患，还会造成资源的严重浪费（退役锂离子电池中的部分材料可进行梯次利用，如铝箔可进行回收利用并将其制备成相应的催化剂），因此，对废弃铝箔进行回收再利用具有十分重要的意义。目前，利用废弃铝箔进行回收再利用并将其制备成具有高活性和稳定性的阳极析氢电催化剂未见报道。

发明内容

为了克服以上现有技术领域的不足，本发明提供了一种利用废弃铝箔制备高活性三元金属析氢催化剂的方法，采用废弃铝箔为原料，室温下通过电化学沉积方法较短时间内制备出三金属硼化物高效催化剂，在合成过程中通过加入三氯化铁，使在电沉积的过程中三价铁和铝箔发生氧化还原反应来加快反应速率，同时，硼氢化钠的原位引入可以快速高效的制备出形貌规则的三元金属硼化物催化剂，增加活性位点，整个生产过程简单，过程易于控制，周期短，成本低，适用于大规模生产。

本发明提供的技术方案如下：

一种利用废弃铝箔制备高活性三元金属硼化物析氢催化剂的方法，按照如下的步骤顺序依次进行：

（1）剪裁好的废弃铝箔依次经过盐酸洗涤，分别用乙二醇和丙酮进行超声30min，处理好的废弃铝箔浸泡在氯化锰溶液中备用，记为A；