[发明专利]一种基于诱导及牺牲双重效应的电极及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于诱导及牺牲双重效应的电极及其制备方法，包括如下步骤：S10对金属镍铁基底进行表面清洁处理；S20诱导腐蚀处理，将清洁后的金属镍铁基底在卤盐溶液中，于常温常压下浸泡1～36h进行诱导腐蚀处理，获得诱导腐蚀后的金属镍铁基底；S30牺牲活化处理，将诱导腐蚀后的金属镍铁基底在强碱性溶液中，于常温常压下浸泡4～48h进行牺牲活化处理，获得基于诱导及牺牲双重效应的电极。本发明的一种基于诱导及牺牲双重效应的电极及其制备方法，与传统电极的制备方法相比，制备条件温和、简单，能耗成本大大降低，适于工业化推广应用，同时制备得到的镍铁混合氢氧化物含有阳离子缺陷，与传统的镍铁混合氢氧化物相比，电催化析氧活性更高。

技术领域

本发明涉及电解水析氧侧电极制备技术领域，具体涉及一种基于诱导及牺牲双重效应的电极及其制备方法。

背景技术

能源问题是未来人类急需解决的最重要问题之一。随着新能源产业的快速发展，长航时电池、高效太阳能转换、绿色化工生产、氢能等新兴能源体系逐渐应用于日常工作、生活中。在不同类型的能源转化过程中，电极起着至关重要的作用，决定着能量转换效率的高低，例如电池、电催化、电解水制氢等。

氢能作为未来一种潜力巨大的绿色能源，近来受到的关注度尤为明显。碱性电解水制氢是获取氢源的重要的途径之一，相较于化石能源制氢具有无污染排放、制氢纯度高、工艺简单等优势。而现阶段碱性电解水制氢用电极整体还停留在几十年前的工艺水平，例如其析氧侧电极依然采用纯镍阳极。

目前，关于镍铁混合氢氧化物基电极是碱性电解水制氢析氧侧电极的研究热点。传统的制备方法主要是水热法、电沉积法，这些方法需要人为额外提供一定的能量，且条件较为严格。例如，水热法需要采用耐高温、高温的密封水热釜，并提供充足热能，电沉积法需要提供充足电能。因此，提供一种在温和条件下可以制备镍铁混合氢氧化物基电极的方法具有重要意义，特别是不需要人为提供热能、电能等其他形式的能量。另一方面，缺陷工程是一种可以提供催化剂本征催化性能的有效手段。例如，阳离子缺陷工程、阴离子缺陷工程等可以使得催化剂中阴阳离子配比失衡，但表现出比原本催化剂更优异的催化性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于诱导及牺牲双重效应的电极及其制备方法，与传统电极的制备方法相比，制备条件温和、简单，能耗成本大大降低，适于工业化推广应用，同时制备得到的镍铁混合氢氧化物含有阳离子缺陷，与传统的镍铁混合氢氧化物相比，电催化析氧活性更高。

为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是：

一种基于诱导及牺牲双重效应的电极，包括金属镍铁基底以及设置在金属镍铁基底上的含有阳离子缺陷的镍铁混合氢氧化物，镍铁混合氢氧化物的阳离子缺陷包含Ni²⁺缺陷、Fe³⁺缺陷中的至少一种。

本发明还提供了一种基于诱导及牺牲双重效应的电极制备方法，包括如下步骤：S10对金属镍铁基底进行表面清洁处理，获得清洁后的金属镍铁基底；S20诱导腐蚀处理，将清洁后的金属镍铁基底在卤盐溶液中，于常温常压下浸泡1～36h进行诱导腐蚀处理，在金属镍铁基底的表面形成特定诱导阳离子掺杂的镍铁混合氢氧化物，清洗干燥后获得诱导腐蚀后的金属镍铁基底；S30牺牲活化处理，将诱导腐蚀后的金属镍铁基底在强碱性溶液中，于常温常压下浸泡4～48h进行牺牲活化处理，在金属镍铁基底的表面形成含有阳离子缺陷的镍铁混合氢氧化物，清洗干燥后获得基于诱导及牺牲双重效应的电极。

进一步地，特定诱导阳离子为Al³⁺、Zn²⁺中的至少一种。