[发明专利]镍磷/磷化镍-碳布三维自支撑析氢电极材料的制备方法

权利要求书

1.镍磷/磷化镍-碳布三维自支撑析氢电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、依次将硝酸镍、六次甲基四胺加入盛有去离子水的烧杯中，并将烧杯置于磁力搅拌器上，室温搅拌使两者溶解；

步骤二、将步骤一搅拌好的溶液转移至聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中，同时将酸浸渍处理后的碳布也放入不锈钢反应釜中，拧紧不锈钢反应釜的密封盖并转移到电炉中，反应一段时间；反应结束后关闭电炉电源，待炉膛温度冷却至室温后，将不锈钢反应釜从电炉中取出并打开反应釜的密封盖，将碳布从反应釜中取出，先用额外移取的去离子水洗涤碳布，再用无水乙醇洗涤碳布；电炉炉膛温度为100～110℃，并在此温度下水热反应10～12h；

步骤三、将步骤二洗涤干净的碳布置于真空干燥箱中干燥处理一段时间，得到氢氧化镍-碳布前驱体材料；真空干燥箱的干燥温度为60～80℃，干燥时间为10～12h，真空度为-0.1Mpa；

步骤四、将步骤三制备好的氢氧化镍-碳布前驱体材料和次亚磷酸钠粉末分别放入两个瓷舟中，然后将装有样品的两个瓷舟放在管式炉的中心，管式炉样品放置入口端连接有氮气通入管；将装有次亚磷酸钠的瓷舟放在靠近管式炉氮气进气口一侧，装有氢氧化镍/碳布前驱体的瓷舟放在出气口一侧；

步骤五、接通工作气体气路，将管式炉气体出口端连接机械泵，进行抽真空处理至负压，抽空管式炉的刚玉管和气体管路，之后开启氮气瓶开关旋钮，打开管式炉进气阀，使氮气缓慢进入管式炉中，当管式炉气压表稳定在0MPa时，打开管式炉出气阀；同时开启管式炉加热开关，在氮气保护下，使炉膛温度以恒定的升温速率由室温升温至一定温度，并在此温度下保温一段时间，使碳布表面载负的氢氧化镍被磷化生成磷化镍；抽真空处理使真空表到-0.1MPa；炉膛温度以2～3℃/min的升温速率由室温升温至280～300℃，并在此温度下保温2～3h；

步骤六、在步骤五的磷化反应结束后，关闭管式炉电源但仍然保持氮气通入，在氮气保护下使管式炉内的温度自然冷却至室温，之后将磷化处理后的氢氧化镍/碳布从管式炉中取出，即为磷化镍-碳布自支撑材料；

步骤一～步骤六中碳布：硝酸镍：六次甲基四胺：次亚磷酸钠：去离子水的质量比例关系=0.055～0.06：0.7～0.75：0.7～0.75：0.25～0.3：15～20；

步骤七、依次将氯化镍、柠檬酸三钠、硫酸铵、次亚磷酸钠加入到盛有去离子水的烧杯中，并将烧杯置于磁力搅拌器上，开启搅拌控制旋钮开关，搅拌溶液使加入的各试剂完全溶解，待试剂溶解且溶液搅拌均匀后得到镍磷合金电镀液；原料的质量比例关系为，氯化镍：柠檬酸三钠：硫酸铵：次亚磷酸钠：去离子水=1.0～1.25：2.75～3.0：3.0～3.25：2.75～3.0：45～55，其中去离子水为50mL；

步骤八、将步骤六制得的磷化镍-碳布自支撑材料作为工作电极、洁净石墨棒作为辅助电极、Ag/AgCl电极作为参比电极以及步骤七制得的镍磷合金电镀液作为电解液构建三电极系统；镍磷合金电镀液需充分浸泡工作电极、辅助电极和参比电极；

步骤九、将步骤八中的工作电极、辅助电极和参比电极与恒电位仪连接后，开启恒电位仪电源开关，采用恒电流控制方式在磷化镍-碳布小片表面上电沉积镍磷合金；恒电位仪电流密度为1～5mAcm^-2、电沉积温度为室温，电沉积时间为60～180s；

步骤十、待步骤九的电沉积结束后，从镍磷合金电镀液中取出表面载负镍磷的磷化镍-碳布，分别用去离子水和无水乙醇将其清洗，然后将清洗干净的样品置于真空干燥箱中进行干燥处理，得到镍磷/磷化镍-碳布三维自支撑电极材料；真空干燥箱的干燥温度为60～80℃，干燥时间为10～12h，真空度为-0.1MPa。

2.根据权利要求1所述的镍磷/磷化镍-碳布三维自支撑析氢电极材料的制备方法，其特征在于：步骤二中的碳布通过以下步骤制得；

步骤Ⅰ、将体积为100mL、质量浓度为65～68%的浓硝酸加入到250mL的烧杯中，随后把八片裁剪成2cm×2cm的碳布加入到盛有浓硝酸的烧杯中，并用保鲜膜将烧杯口封好，室温静置45～48h对碳布进行酸浸渍亲水改性；

步骤Ⅱ、在静置后将烧杯置于超声波清洗器中对其进行超声处理，超声波清洗器中盛有温度为20～30℃的去离子水，清洗器的功率为450W、超声处理时间为1～2h；

步骤Ⅲ、将超声处理后的碳布从烧杯中取出，先用去离子水对其冲洗直至洗涤水的pH为中性；然后室温下再用无水乙醇将碳布浸渍洗涤两次，每次浸渍时间为10～15min，确保碳布表面干净，无水乙醇洗涤后再用去离子水冲洗三次；

步骤Ⅳ、碳布洗涤干净后，将其置于真空干燥箱中于60～80℃温度下进行烘干处理，真空度为-0.1MPa、干燥时间为10～12h，得到酸浸渍处理后的碳布。