[发明专利]一种双功能电解水催化剂镀层的制备方法

说明书

本发明公开了一种双功能电解水催化剂镀层的制备方法，包括以下步骤：以石墨、Ni、Fe、Cu等多种金属及其网状金属等作为导电基底，将其依次经酸洗、醇洗、水洗、干燥等前处理后备用；采用恒电流方法，以含磷钼酸、硝酸镍、柠檬酸钠和硼酸的酸性水溶液为电镀液，常温下在基底电极上进行阴极施镀，电流密度为30～75mA/cm²，施镀时间30～60min；采用恒电势方法，以硝酸铁水溶液为电镀液，常温下在基底上进行二次阴极施镀，电势为‑1.0～‑1.5V，施镀时间60～120min。本发明制备出Ni‑Mo‑Fe‑O‑B‑P复合物高效催化剂镀层，同时具备催化析氢和析氧的功能，简化了催化剂的制备流程，降低了材料和制备成本，提高了电极长时间运行的稳定性。

技术领域

本发明涉及水电解技术领域，具体涉及一种双功能电解水催化剂镀层的制备方法。

背景技术

氢气是一种很理想的高能效且清洁的能量存储介质，从风、光、水等可再生能源发电转换为氢气，成为可再生能源发展应用的一个前沿方向。如何提高电解水制氢的能源转化效率并降低居高不下的成本，大量研究工作致力于开发新的析氢和析氧的催化剂材料。Pt、Ru、Ir等贵金属及其氧化物具有优异的析氢或析氧催化性能，但其广泛应用受到价格昂贵、资源匮乏的限制。发展廉价高效非贵金属电解水催化剂具有十分重要的科学意义和实用价值。

电解水需要用于析氢反应和析氧反应的两种催化剂，因为一种催化剂通常只对其中一个反应具有催化作用。如果一种催化剂具备催化析氢和析氧的双重功能，将有利于降低成本和简化电解设备。然而要兼容析氢和析氧的高催化活性于同一种催化剂，对其组成和结构的调控要求高于制备单一功能催化剂。

电解水催化剂多采用特定组成和结构的纳米粉体，以提供高的比表面积及丰富的催化活性位点。这些纳米催化剂通常采用系列化学反应和物理处理步骤来制备，制备成本高，并且纳米粉体在基底电极上的稳定负载以保证长时间电解运行也是一个难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双功能电解水催化剂镀层的制备方法，其所用原料价廉，具有高效催化析氢和析氧的双功能，制备成本低且与基底电极结合力强，稳定性好。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种双功能电解水催化剂镀层的制备方法，所述催化剂采用两步阴极施镀法，原位生长在导电基底电极上。

优选地，所述催化剂是Ni-Mo-Fe-O-B-P的晶态复合物镀层，所述催化剂可以用于电解水的析氢和析氧反应。

优选地，所述析氢和析氧反应均在碱性电镀液中进行。

优选地，所述基底电极选用石墨、Ni、Fe、Cu及其网状金属的不同导电材料中的任一种。

优选地，所述两步阴极施镀法中的第一步施镀中，电镀液为磷钼酸、硝酸镍、柠檬酸钠和硼酸的酸性水溶液，电流密度为30～75mA/cm²，施镀时间30～60min。

优选地，所述电镀液的浓度为，磷钼酸0.05～0.5mol/L、硝酸镍0.05～0.5mol/L、柠檬酸钠0.05～0.5mol/L、硼酸0.05～0.5mol/L，pH为0.5～6.5。

优选地，所述两步阴极施镀法中的第二步施镀中，电镀液为硝酸铁水溶液，电势为-1.0～-1.5V vs.SCE，施镀时间60～120min。

优选地，所述硝酸铁的浓度为0.05～0.5mol/L。

优选地，所述两步阴极施镀均可在常温下进行，也可升温至不超过60℃以缩短施镀时间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：