[发明专利]一种用于分解水的掺杂磷酸基团Ni-Fe氢氧化物纳米薄膜催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于分解水的掺杂磷酸基团Ni‑Fe氢氧化物纳米薄膜催化剂的制备方法，该方法以含有NiCl₂、FeCl₂和NaH₂PO₂的水溶液为电沉积液，采用电沉积法在金属条或泡沫金属基板表面直接电沉积掺杂磷酸基团Ni‑Fe氢氧化物纳米薄膜催化剂。本发明制备方法简单，成本低廉，所得催化剂用于催化水分解，在较大电流密度下具有良好的降低电解水析氧、析氢反应过电势的功能，催化活性较高，且催化剂不易从基板表面脱落。

技术领域

本发明属于电解水制备氧气、氢气催化电极材料技术领域，具体涉及一种用于分解水的掺杂磷酸基团Ni-Fe氢氧化物纳米薄膜催化剂的制备方法。

背景技术

由于过电势影响，在电解水过程中提供的电压远远高于理论电势(1.23V)，从而导致了严重的电能损耗，成本增加。工业上采用铂为阴极，氧化钌或氧化铱等贵金属为阳极，通过电催化的方式降低分解水所需过电势。但是这些贵金属的稀缺性和昂贵的价格限制了其在电解水工业中的大规模化使用。为此近年来大量的科研人员集中研究价格低廉且储量丰富的非贵金属，如Fe、Co、Ni、Mn、Mo等元素的合金及其化合物，主要有Ni、Fe、Co等氧化物、磷化物、硫化物、氢氧化物、碳化物等，以及复合氢氧化物、层状(LDH)氧化物等对催化析氧、析氢反应有比较高的催化活性。最近含磷金属催化剂开始被研究用于电解水析氢阴极材料，NiP、FeP、Cu₃P、CoP等合金电极被研究发现均具有良好的析氢活性和一定的析氧催化活性。上述电极材料的制备方法主要为水热法和溶胶凝胶法，而关于用电化学方法制备掺杂磷酸基团Ni-Fe氢氧化物材料以及用于电解水催化电极材料的研究未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种通过循环伏安电沉积法制备具有良好的降低电解水析氧、析氢反应过电势的掺杂磷酸基团Ni-Fe氢氧化物纳米薄膜催化剂的方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案由下述步骤组成：

1、将下述质量百分配比的原料混合均匀，制备成电沉积液：

2、以金属条或泡沫金属基板为工作电极、碳棒为对电极、Ag/AgCl电极作为参比电极，放入步骤1制备的电沉积液中，通过循环伏安法电沉积，扫描范围为-1.5V～0.4V、扫描速率为5～20mV/s，循环次数为10～80次，在金属条或泡沫金属基板上沉积掺杂磷酸基团Ni-Fe氢氧化物纳米薄膜催化剂。

本发明优选将下述质量百分配比的原料混合均匀，制备成电沉积液：

本发明进一步优选将下述质量百分配比的原料混合均匀，制备成电沉积液：

上述的金属条优选铜条或镍条，泡沫金属优选泡沫铜或泡沫镍。

上述步骤2中，优选扫描范围为-1.0V～0.4V，扫描速率为10mV/s，循环次数为30～50次。