[发明专利]一种钴钼基复合材料、析氢电极及其制备方法与在电解水制氢、家电设备中的应用

说明书

本发明公开了一种钴钼基复合材料、析氢电极及其制备方法与在电解水制氢、家电设备中的应用，所述钴钼基复合材料中至少含有Co、Mo和Ce；其中，所述Co、Mo和Ce物质的量之比为1:(0.15～0.3):(0.006～0.04)。通过电沉积方法可以较好地制备该复合材料，电镀过程中，在电解液中添加柠檬酸盐避免钼酸根离子与Ce离子反应产生钼酸铈沉淀，同时，柠檬酸盐还可对钴钼的诱导共沉积过程产生激励作用，更利于钼元素的沉积。利用本发明方案的复合材料制得的析氢电极具有良好的催化析氢性能，能够代替催化领域所使用的价格昂贵的贵金属基电极，同时，该材料还可作为耐腐蚀镀层，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种钴钼基复合材料、析氢电极及其制备方法与在电解水制氢、家电设备中的应用。

背景技术

能源，是人类赖以生存的物质基础，也是社会发展的强大驱动力。然而，随着工业化进程的推进，能源需求不断上升，能源匮乏也愈加明显；此外，传统化石能源燃烧过程中释放的废弃物造成的环境污染(如酸雨、雾霾等)日趋严重，导致生态平衡受到巨大的威胁。因此，为了人类社会的长远发展，开发新型能源代替传统化石燃料迫在眉睫。在众多的可替代新型能源中，氢能是目前世界公认最值得开发的一种新能源，其燃烧热值高，每1000克氢燃烧后的热量约为汽油的三倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氢可以由水来取得，而水则是地球上丰富的资源，氢燃烧后的产物只有水，对环境不会造成污染。由于具有能量密度及转换效率高、无污染等多重优点，目前，氢能源已受到世界各国的广泛重视。如何高效、大规模生产氢气已成为当前氢能源技术的关键核心所在。目前，电解水制氢已被广泛认为是未来大规模获得高纯氢的主要动力之一。在传统电解水技术中，多使用具有较低过电位的贵金属铂基、钌基等材料作为催化剂，从而在较小的电流、电压条件下达到电解水的目的，该方法能够降低运营成本与能源消耗。但由于贵金属材料大多含量少、价格昂贵，导致其应用仍受到较大的限制。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种钴钼基复合材料，该复合材料不仅具有较好的催化析氢效果，同时，还能有效降低生产成本。

本发明还提出上述钴钼基复合材料的制备方法。

本发明还提出上述钴钼基复合材料的应用。

具体而言，根据本发明的第一方面提供了一种钴钼基复合材料，所述钴钼基复合材料中至少含有Co、Mo和Ce；其中，所述Co、Mo和Ce物质的量之比为1:(0.15～0.3):(0.006～0.04)。

根据本发明实施方式的钴钼基复合材料，至少具有如下有益效果：本发明方案选择价格相对低廉的钴基作为主要原料，添加钼元素作为主要添加物，在钴钼基中引入Ce，降低了材料的过电位，提高了其催化析氢活性和耐腐蚀性，使得该材料具有较高的催化析氢效果，同时，还具有良好的耐腐蚀性。因此，既将其可作为电解水析氢催化镀层，也可作为工件的耐腐蚀镀层。

根据本发明的一种优选实施方式，所述Co、Mo和Ce物质的量之比为1:(0.18～0.28):(0.0061～0.039)。

根据本发明的一种实施方式，所述钴钼基复合材料包括Co-Mo合金和CeO₂。

CeO₂具有良好的导电率，同时其与负载金属、金属氧化物间强相互作用具有可调性等优势，因此，具有良好的催化效果。

根据本发明的一种优选实施方式，所述钴钼基复合材料中还含有其他元素，所述其他元素选自Fe、Ni、Cu、Cr或W中的至少一种。本发明方案的钴钼基复合材料不仅可用于催化析氢领域，还可用于耐腐蚀镀层领域，可通过添加少量的Cu或Fe族元素(Fe、Ni等)提升析氢性能，也可添加Cr或W提升其耐腐蚀性能；此外，添加Cu元素还可减少材料表面裂纹的产生，提升材料的稳定性。