[发明专利]一种微纳米多孔铟电极的制备方法

说明书

本发明公开了一种微纳米多孔铟电极的制备方法，包括：采用铜片作为基底，以所述基底为阴极在电沉积液中进行电沉积，得到微纳米多孔铟电极；以物质的量浓度计，所述的电沉积液中包括0～1mol/L的硫酸、0～2mol/L的氯化铵和0.01～0.1mol/L的三价铟盐，其中硫酸和氯化铵的浓度不同时为0。本发明的制备方法简单，电沉积液为简单的无机盐溶液，成本低，适合大规模生产；制备得到的微纳米多孔铟电极表面的孔结构为微纳米尺度，表面孔径均匀，形貌规整，制备得到的微纳米多孔铟电极对二氧化碳具有优良的电催化还原效果。

技术领域

本发明涉及多孔电极的制备，尤其涉及一种微纳米多孔铟电极的制备方法。

背景技术

随着工业发展，石化燃料的消耗量日与俱增，大量的二氧化碳直接排放到空气中，使大气中二氧化碳首次突破了400ppm。二氧化碳过度排放造成的温室效应及全球气候变暖已经成为挑战人类可持续发展的问题。

二氧化碳电还原技术可以将二氧化碳转化为可再生能源利用或者储存起来，缓解温室效应，符合低碳经济理念。目前，金属铟能够高选择性的将二氧化碳转化为甲酸，是一种良好的催化剂，但单纯的金属铟价格贵、稳定性差，一级过电位比较高，限制了其广泛应用。

微纳米多孔电极材料具有很大的比表面积的性能，在电催化，电池，传感器，电容器具有广泛的应用和研究。多孔电极大的比表面积、相互贯通的三维孔道可使反应物与电极表面充分接触并在有限的电解池空间内增大催化反应活性位的个数，有利于二氧化碳还原反应高效快速地进行。

铜是一种优良的传统导电材料，化学性质稳定，成本低廉，适用于作为基底材料。

微纳米多孔电极的制备方法主要有模板法，水热法等，模板法是合成材料的一种传统方法，可控性强，但传统的模板法工艺繁琐，需要调节诸多参数以及移去模板等过程，才能得到所需的纳米多孔结构。

发明内容

本发明提供了一种微纳米多孔铟电极的制备方法，操作简单省时，成本低。

本发明提供了如下技术方案：

一种微纳米多孔铟电极的制备方法，包括：采用铜片作为基底，以所述基底为阴极在电沉积液中进行电沉积，得到微纳米多孔铟电极；

以物质的量浓度计，所述的电沉积液中包括0～1mol/L的硫酸、0～2mol/L的氯化铵和0.01～0.1mol/L的三价铟盐，其中硫酸和氯化铵的浓度不同时为0。

本发明以氢气模板法制备微纳米多孔电极，氢气模板法是以氢气泡为模板，不需要复杂的操作工艺，方法简单，所制备的多孔电极具有结构单一、可控性好、成本低等优点，适合大规模生产。

在电沉积过程中，基底铜片的表面会生产氢气，生产的氢气气泡占据了一定的空间导致这一位置缺乏铟离子的供应而形成空隙。随着沉积过程的进行，不断生产的氢气泡不断向各个方向扩散，铟离子会在气泡的间隙堆积形成相互贯通的三维多孔结构层，最终得到微纳米多孔铟电极。

氢气泡均匀分布在基底表面，占据了一定的空间，铟能否在气泡位置沉积取决于铟离子能否扩散到这个位置。如果沉积液中铟离子浓度较低，不能及时扩散到气泡位置，铟离子只能在气泡空隙之间沉积，形成多孔结构。优选的，所述的电沉积液中，三价铟盐的物质的量浓度为0.01～0.05mol/L。

在电沉积过程中，可以选择石墨片作为阳极。

优选的，通过恒电流或恒电位进行电沉积，电沉积时间为15～120s；恒电流的电流密度为1～3A/cm²；恒电位的电位为6～12V。