[发明专利]一种用于废水电解制氢的电极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于废水电解制氢的电极，其特征在于：

所述用于废水电解制氢的电极包括阳极和阴极；

所述阳极包括金属基体和形成在所述金属基体表面的亚氧化钛-二氧化钌复合涂层；所述亚氧化钛-二氧化钌复合涂层由亚氧化钛粉末与二氧化钌粉末混合均匀后经冷喷涂工艺形成在所述金属基体的表面；所述亚氧化钛粉末与二氧化钌粉末的质量比为（10~20）：1；所述亚氧化钛-二氧化钌复合涂层的厚度为50~80μm；

所述阴极包括金属基体和形成在所述金属基体表面的聚苯胺/钒酸铋/石墨烯复合涂层；

形成所述聚苯胺/钒酸铋/石墨烯复合涂层的原料包含聚苯胺/钒酸铋复合材料、石墨烯、胶粘剂、稀释剂和固化剂；所述聚苯胺/钒酸铋复合材料通过在苯胺聚合过程中加入钒酸铋制备而成，所述苯胺与所述钒酸铋的用量的质量比为（1~3）：（1~3）；所述聚苯胺/钒酸铋/石墨烯复合涂层的厚度为30~80μm。

2.根据权利要求1所述的用于废水电解制氢的电极，其特征在于：

所述亚氧化钛粉末的粒径为20~100nm，和/或所述二氧化钌粉末的粒径为20~100nm。

3.根据权利要求1所述的用于废水电解制氢的电极，其特征在于：

所述石墨烯的片径为0.3~0.4μm；

所述胶粘剂为环氧树脂；

所述稀释剂为丙酮、丁醇、乙醇、乙二醇中的一种或多种；和/或

所述固化剂为聚酰胺。

4.根据权利要求3所述的用于废水电解制氢的电极，其特征在于：

所述环氧树脂为环氧树脂E-51、环氧树脂E-44、环氧树脂E-42中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的用于废水电解制氢的电极，其特征在于：

所述环氧树脂的环氧值为0.3~0.5mol/100g。

6.根据权利要求1所述的用于废水电解制氢的电极，其特征在于：

形成所述聚苯胺/钒酸铋/石墨烯复合涂层的原料包含以重量份数计的如下组分：

聚苯胺/钒酸铋复合材料1~3份、石墨烯0.1~0.3份、胶粘剂2~5份、稀释剂2~6份和固化剂1~3份。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于废水电解制氢的电极，其特征在于：

所述阳极包括的金属基体和/或所述阴极包括的金属基体为不锈钢或工业纯钛。

8.根据权利要求7所述的用于废水电解制氢的电极，其特征在于：

所述不锈钢为304L不锈钢、316不锈钢或316L不锈钢。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于废水电解制氢的电极的制备方法，其特在于，所述制备方法包括阳极的制备步骤和阴极的制备步骤：

所述阳极的制备步骤为：将亚氧化钛粉末与二氧化钌粉末混合均匀后通过冷喷涂工艺在金属基体的表面形成亚氧化钛-二氧化钌复合涂层，即得到阳极；

所述阴极的制备步骤为：将聚苯胺/钒酸铋复合材料、石墨烯、胶粘剂与稀释剂混合均匀，得到混合料，然后往所述混合料中加入固化剂并混合均匀，得到复合涂层涂料，再将所述复合涂层涂料涂覆在金属基体的表面，经干燥，在金属基体的表面形成聚苯胺/钒酸铋/石墨烯复合涂层，即得到阴极；所述干燥为在40~60℃干燥6~10h。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在进行阴极的制备之前，先进行聚苯胺/钒酸铋复合材料的制备，所述聚苯胺/钒酸铋复合材料的制备为：

用盐酸溶液将苯胺和钒酸铋混合均匀，得到苯胺-钒酸铋溶液，用盐酸溶液将过硫酸铵配制成过硫酸铵溶液，然后将所述过硫酸铵溶液滴加至所述苯胺-钒酸铋溶液中进行聚合反应，得到聚合产物，然后将所述聚合产物依次进行过滤、洗涤和干燥，得到聚苯胺/钒酸铋复合材料。