[发明专利]用于电化合成硼氢化物的催化电极的制备方法

摘要

用于电化合成硼氢化物的催化电极的制备方法，包括在钛基板上进行氧化钛微纳米线水热生长的步骤、钛基板上氧化钛微纳米线的氨氮还原步骤、复合金属Ni‑Pb亚层的化学沉积步骤以及Au表面层的化学置换沉积步骤。制得的催化电极不仅刚性强、耐腐蚀、性能稳定、表面多孔，而且具有很高的导电能力，通过多金属的相互协同作用，使其具有良好的催化活性。据测定，将成品电极作为阴极催化电极使用后，平均电流效率可达35%，并可还原得到NaBH4产物。本发明的制备方法步骤简单、操作方便，实现了硼氢化物水解产氢后的副产物偏硼酸盐重新转化为硼氢化物，从而降低硼氢化物的生产和应用成本，节约硼资源，降低环境污染。

主权项

1.用于电化合成硼氢化物的催化电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）钛基板上氧化钛微纳米线的水热生长取钛金属薄片浸入脱脂剂中，进行超声波处理20~40min，之后，转置于刻蚀液中，于40~60℃温度条件下进行超声波处理25~35min，取出用蒸馏水冲洗后，竖直放入摩尔浓度为1.0~2.0 mol∙l‑1的四甲基氢氧化铵溶液中，于200~250℃条件下进行水热处理8~12h，然后，取出用蒸馏水进行表面冲洗后，置于40~60℃条件下进行真空干燥5~8h，制得表面生长有氧化钛微纳米线的钛基板TiO2‑NWs/Ti，存储于真空保干器内，备用；（2）钛基板上氧化钛微纳米线的氨氮还原将步骤（1）制得的TiO2‑NWs/Ti放进管式气氛炉中，对炉内进行通氮气处理8~15 min，之后，将气源转换为氨气，在通氨气条件下，控制炉内温度以5~10 ℃∙min‑1的速率升温至400~500℃，并于该温度条件下进行预反应1~2h，然后，控制炉内温度再次以5~10 ℃∙min‑1的速率升温至800~900℃，并于该温度条件下进行氨氮还原反应2~4h，反应结束后，停止加热，将气源转换回氮气，炉内通氮气直至反应产物随炉冷却至室温，制得TiN‑NWs/Ti，备用；（3）复合金属Ni‑Pb亚层的化学沉积室温下，依次取可溶性镍盐、可溶性铅盐、小分子有机胺和聚乙烯吡咯烷酮加入到蒸馏水中，充分搅拌溶解后，配制成小分子有机胺浓度为0.01~0.05mol∙l‑1，聚乙烯吡咯烷酮浓度为10~30g·l‑1，镍离子与铅离子的总浓度为0.02~0.08mol∙l‑1，且镍离子和铅离子的摩尔比为2：1的化学镀液，然后，将步骤（2）制得的TiN‑NWs/Ti浸入该化学镀液中，并向其中加入镍离子和铅离子总摩尔量1~1.5倍的固体硼氢化钠，超声波处理至完全溶解后，于室温下进行浸镀30~60min，取出用蒸馏水进行表面冲洗后，制得Ni‑Pb@TiN‑NWs/Ti，备用；（4）Au表面层的化学置换沉积室温下，取金化合物溶于摩尔浓度为0.1 mol∙l‑1的盐酸溶液中，充分搅拌溶解后，制得金离子浓度为1.0 ~5.0 mmol∙l‑1的金置换液，之后，将步骤（3）制得的Ni‑Pb@TiN‑NWs/Ti浸入该金置换液中，于20~30℃条件下进行置换反应2~10min，取出用蒸馏水进行表面冲洗后，置于30~50℃条件下进行真空干燥3~5h，即得成品用于电化合成硼氢化物的催化电极Au/Ni‑Pb@TiN‑NWs/Ti，封存于真空保干器中，备用。