[发明专利]弱酸盐层保护的析氧催化电极及其制备与用途、及提高析氧催化电极析氧反应稳定性的方法

说明书

本发明属于无机材料合成技术领域以及电化学电解水技术领域，具体涉及一种析氧电极及其制备与用途，以及一种提高析氧电极析氧反应稳定性的方法。所述电极包括:载体和负载在所述载体上的析氧催化剂，所述电极的表面受弱酸盐层保护。本发明使用弱酸盐调控电解液的组分或者将弱酸盐溶液滴涂到析氧催化电极上，使弱酸盐离子在析氧催化剂表面附着，形成一层弱酸盐层。弱酸盐的水解作用会缓冲催化剂表面的pH变化，并通过配位作用稳定催化剂表层原子，抑制金属离子溶出，起到保护催化剂的结构和性能的作用，提高其在大电流长时间的工作条件下的稳定性。

技术领域

本发明属于无机材料合成技术领域以及电化学电解水技术领域，具体涉及一种镍铁水滑石电极及其制备，与一种提高镍铁水滑石电极析氧反应稳定性的方法。

背景技术

随着经济的快速发展和化石能源的日益枯竭，能源危机已经成为21世纪亟待解决的问题之一。其中，电解水由于其产物干净无污染的特点，对其研究也越来越多。电解水包括两个半反应，一个是析氢反应(HER)，一个是析氧反应(OER)。其中HER是两个电子反应，而OER是四个电子的反应，具有较慢的动力学过程，所以对OER催化电极的研究尤为重要。

在过去的研究中，镍铁水滑石拥有优于其他催化剂的碱性OER活性。但是由于在碱性环境电解的过程中，不断消耗氢氧根离子，会在电极表面引起局部的pH的变化，甚至让局部环境显酸性，破坏镍铁水滑石结构，从而使其活性大幅度下滑。所以提高镍铁水滑石的稳定性，对电解水OER催化剂的发展有着极其重要的作用。

为了解决以上问题，提出本发明。

发明内容

本发明提供一种弱酸盐层保护的析氧催化电极，所述电极包括:析氧催化电极基体和析氧催化电极基体表面的弱酸盐层。

优选地，所述析氧催化电极基体包括：载体和负载在载体上的催化剂。催化剂氢氧化物、硫化物或磷化物、硒化物、氧化物中的一种或几种。

优选地，所述催化剂选自：金属、氢氧化物、硫化物、磷化物、金属硒化物、金属氧化物中的一种或几种；

优选地，所述载体选自：泡沫镍、泡沫镍铁、泡沫钴、泡沫铁、镍网、不锈钢网、泡沫钛、钛网、钛毡、碳纸、碳布中的一种或几种。

优选地，所述析氧催化电极基体包括:泡沫镍基底和负载在所述泡沫镍基底上的具有纳米片阵列结构的镍铁水滑石。

优选地，所述弱酸盐层包括：磷酸盐层、次磷酸盐层、碳酸盐层、钨酸盐层、钼酸盐层、硼酸盐层、乙酸盐层、亚硫酸盐层、硫代硫酸盐层中的一种或者几种。

本发明第二方面提供一种弱酸盐层保护的析氧催化电极的制备方法，包括以下步骤：

取0.01-2.0mol/L的弱酸盐溶液滴涂到析氧催化电极基体上以在其表面沉积弱酸盐层，在室温下晾干，即得到弱酸盐层保护的析氧催化电极；

该弱酸盐层保护的析氧催化电极的表面具有弱酸盐层。

优选地，所述析氧催化电极基体包括：载体和负载在载体上的催化剂。所述催化剂选自：金属、氢氧化物、硫化物、磷化物、硒化物、氧化物中的一种或几种。所述载体选自：泡沫镍、泡沫镍铁、泡沫钴、泡沫铁、镍网、不锈钢网、泡沫钛、钛网、钛毡、碳纸、碳布中的一种或几种。

或者所述析氧催化电极基体包括:泡沫镍基底和负载在所述泡沫镍基底上的具有纳米片阵列结构的镍铁水滑石。

当然，本发明的载体可以使用任何合适的催化剂载体，负载在载体上的催化剂可以选用任何合适的用于催化析氧反应的催化剂。

优选地，析氧催化电极基体包括：泡沫镍基底和负载在所述泡沫镍基底上的具有纳米片阵列结构的镍铁水滑石。

析氧催化电极基体可以是按照本发明的方法制备的，也可以是根据现有方法制备的。