[发明专利]一种多孔Ni-S／TiO2复合析氢电极及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多孔Ni‑S/TiO2复合析氢电极及其制备方法，属于材料科学技术领域以及电催化制氢领域。该电极以三维泡沫镍为载体提供多孔结构，镍硫镀层为表面活性层，并通过复合电沉积法将TiO2复合掺杂到镍硫镀层中，形成具有多孔结构的泡沫镍基Ni‑S/TiO2复合析氢电极。采用复合电沉积法，在三维泡沫镍表面进行镍硫镀层沉积。同时，在电沉积过程中，利用磁力搅拌将复合镀液中的纳米级TiO2掺杂到镍硫镀层中。本发明所制备的析氢电极具有过电位低、电极稳定性强等特点，并且制备工艺简单，成本低，适用于大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种多孔Ni-S/TiO2复合析氢电极及其制备方法，属于材料科学技术领域以及电催化制氢领域。

背景技术

氢能源作为高效、洁净和理想的二次能源，将在未来能源体系中占有越来越大的比例，如今已经引起世界各国关注。尽管以甲烷蒸汽重整为代表的化石燃料制氢是目前最经济的制氢方法，但其在生产过程中不仅消耗大量化石燃料，而且产生大量二氧化碳，不能从根本上解决能源危机和环境问题。碱性电解水作为最古老，技术最成熟的电解水方式，是未来最具潜力的低成本、高效率、绿色化的大规模制氢技术。如何降低能耗是碱性电解制氢大规模应用的首要问题。

高活性的析氢电极可以有效降低电解能耗。铂钯等贵金属具有优良的电催化析氢活性，但受限于昂贵的价格，难以在工业生产中大量应用。目前的研究主要集中在非贵金属电极材料上，特别是Ni基材料显示了较高的析氢催化活性。除此之外，复合共沉积作为制备复合材料的方法近年来获得了较大进展，如：Ni/CeO2、Ni-Mo/WC等高活性电极相继被开发。

因此，研究和开发价格低廉，析氢过电位低且稳定性高的新型析氢电极具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本、高催化活性及高稳定性的多孔Ni-S/TiO2复合析氢电极及其制备方法，解决现有析氢电极成本较高，催化活性不高以及稳定性较差等缺点。

本发明的技术方案是：

一种多孔Ni-S/TiO2复合析氢电极，该电极以三维泡沫镍为载体提供多孔结构，镍硫镀层为表面活性层，并通过复合电沉积法将TiO2复合掺杂到镍硫镀层中，形成具有多孔结构的泡沫镍基Ni-S/TiO2复合析氢电极。

所述的多孔Ni-S/TiO2复合析氢电极，载体为纯度99.9wt％的三维多孔泡沫镍，面密度为400～550g/m2。

所述的多孔Ni-S/TiO2复合析氢电极，Ni-S/TiO2复合电沉积整体层厚度为5～10μm，TiO2的掺杂量为7～15wt.％。

所述的多孔Ni-S/TiO2复合析氢电极的制备方法，包括如下步骤：

(1)室温下，将泡沫镍在丙酮中脱脂除油5～15min，用超纯水进行清洗；然后，放入摩尔浓度为3M的盐酸中酸化活化处理5～10min；最后，放入超纯水中超声清洗5min并烘干待用；