[发明专利]一种自支撑的复合电极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明适用于电催化材料技术领域，提供了一种自支撑的复合电极材料及其制备方法和应用，该复合电极材料包括泡沫镍；所述泡沫镍上原位生长有钴镍钨基多元金属氧化物。该复合电极材料的制备方法包括以下步骤：对泡沫镍进行前处理，得到处理后的泡沫镍；将磷钨酸、金属钴盐溶解于溶剂中，并将溶液的pH值调至3~5，得到反应液；将处理后的泡沫镍置于反应液中进行反应后，再进行清洗，得到半成品；将半成品进行退火热处理或干燥处理，得到所述复合电极材料。本发明提供自支撑的复合电极材料，不但具有优良的化学活性、高的电化学比表面积和电解液渗透性，同时具有优良的导电性和电化学活性，从而可以为制备一种新型的产氢材料提供了一种技术。

技术领域

本发明属于电催化材料技术领域，尤其涉及一种自支撑的复合电极材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着不可再生能源的消耗，化工等能源存在着枯竭的风险，再生、清洁能源引起科学家们的重视，也是一个长期研究的目标。氢能源具有燃烧值大，资源丰富，释放副产物为水等特点被认为理想能源之一，并且在未来的能源格局中扮演重要的角色。具有催化产氢活性的贵金属pt因其价格昂贵，存量有限而面临无法进行商业化生产的大难题。因此开发一种廉价，稳定，高效的产氢新型阴极材料势在必行。

多金属氧酸盐(简称：多酸)是由过渡金属与氧元素高度聚合而成，形状和尺寸丰富多样具有各种优异的性能和功能，并且内部结构的多边形之间存在空隙，使得体积不大的分子能够穿梭其中，因此含有多酸的复合电极材料作为催化剂既在内部又在表面发生催化。并且多酸因为具有固定的结构和小的尺寸特点特别容易锚定在载体上形成复合电极材料。因此从设计材料角度上对多酸进行优化，提高其催化活性是一个有意义的设计思路。过渡金属因为其含量充足，并且价格低廉得到广泛应用，过渡金属储量丰富，成本低，d轨道电子结构多变，是理想的电催化剂材料，并且其高亲电特征易于与多酸中的氧配合，得到多功能化多酸基化合物。然而，目前技术是将具有催化产氢的活性物质直接通过粘合剂粘在导电材料上，其存在不稳定和导电差的缺点。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种自支撑的复合电极材料，旨在解决背景技术中提出的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种自支撑的复合电极材料，其包括泡沫镍；所述泡沫镍上原位生长有钴镍钨基多元金属氧化物：所述钴镍钨基多元金属氧化物的分子式为Co_xNi_8-xW₁₂O₄₂(OH)₄(H₂O)₈，其中，0＜x＜8。

作为本发明实施例的一个优选方案，所述钴镍钨基多元金属氧化物的分子式为Co₂Ni₆W₁₂O₄₂(OH)₄(H₂O)₈。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述钴镍钨基多元金属氧化物是以三维纳米花形式负载在所述泡沫镍上，其片层厚度为10～20nm；所述复合电极材料的塔菲尔斜率不高于63mV/dec。

本发明实施例的另一目的在于提供一种上述的复合电极材料的制备方法，其包括以下步骤：

取一泡沫镍，并对泡沫镍进行前处理，得到处理后的泡沫镍；

将磷钨酸、金属钴盐溶解于溶剂中，并将溶液的pH值调至3～5，得到反应液；

将处理后的泡沫镍置于反应液中进行反应后，再进行清洗，得到半成品；

将半成品进行退火热处理或干燥处理，得到所述复合电极材料。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述步骤中，对泡沫镍进行前处理的方法包括：将泡沫镍依次置于丙酮溶液和盐酸溶液中进行处理后，再进行清洗，得到处理后的泡沫镍。