[发明专利]一种钼掺杂镍铁普鲁士蓝类似物@碳毡的制备方法及应用

说明书

本公开涉及电催化技术领域，具体提供一种钼掺杂镍铁普鲁士蓝类似物@碳毡的制备方法及应用。所述钼掺杂镍铁普鲁士蓝类似物@碳毡的制备方法包括如下步骤：对碳毡进行活化，制备镍铁普鲁士蓝类似物溶液，将镍铁普鲁士蓝类似物溶液与钼酸盐溶液混合搅拌，得到混合液，将活化后的碳毡置于混合溶液中，烘干，既得。解决现有技术中普鲁士蓝及其类似物在制备电池过程中与粘合剂结合，掩盖活性位点，热处理过程中容易团聚，降低催化能力的问题。

技术领域

本公开涉及电催化技术领域，具体提供一种钼掺杂镍铁普鲁士蓝类似物@碳毡的制备方法及应用。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

传统化石能源(如煤，石油，天然气)在推动人类社会快速发展的同时，也带来了前所未有的环境污染和能源危机。氢气是未来极具潜力的能源载体，是替代传统化石燃料、可持续发展的替代品。电化学水分解被认为是最有前途的技术之一，开发廉价且高效的水裂解催化剂有助于推动氢能源的商业化应用。但是，由于水分解过程中析氢反应(HER)和析氧反应(OER)的动力学缓慢，需要高效催化剂以降低所施加的水分解电压并加快反应动力学。目前，铂基电催化剂对HER具有最高的催化活性。OER是一个多步骤的四电子的反应过程,因其较差的反应动力学,较高的过电势,被认为是实现电催化分解水的瓶颈。据报道，铱基和钌基催化剂表现出最有效的OER活性，但其高成本和稀有性限制了其在工业上的广泛应用。因此,开发廉价且高效的析氧反应电催化剂对于可持续的能源转换和存储至关重要。

普鲁士蓝(PB)及其类似物(PBA)是由金属离子与过渡金属氰基金属酸盐反应生成的代表性氰化物桥联配位聚合物。由于PBA具有可控的孔结构，较大的表面积，良好的热稳定性，低成本和易于制备的优点，在各个领域具有广阔的应用前景。近年来，PBA被广泛用作能量存储和电池应用等电化学领域。但发明人发现，普鲁士蓝及其类似物大多是粉末，涂覆在导电基底(如玻碳电极)时，往往需要使用Nafion粘合剂，导致材料的部分催化活性位点被掩盖，电极与催化剂的界面间隙增大，不利于电子的传输，使其导电性变差。在热处理过程中，普鲁士蓝及其类似物容易聚集，使其催化能力降低。

发明内容

针对现有技术中普鲁士蓝及其类似物在制备电池过程中与粘合剂结合，掩盖活性位点，热处理过程中容易团聚，降低催化能力的问题。

本公开一个或一些实施方式中提供一种钼掺杂镍铁普鲁士蓝类似物@碳毡的制备方法，包括如下步骤：对碳毡进行活化，制备镍铁普鲁士蓝类似物溶液，将镍铁普鲁士蓝类似物溶液与钼酸盐溶液混合搅拌，得到混合液，将活化后的碳毡置于混合溶液中反应，既得。

本公开一个或一些实施方式中提供上述钼掺杂镍铁普鲁士蓝类似物@碳毡的制备方法制得的产品在电催化中的应用。

本公开一个或一些实施方式中提供上述钼掺杂镍铁普鲁士蓝类似物@碳毡的制备方法制得的产品在催化水电解产氧中的应用。

本公开一个或一些实施方式中提供一种水电解制氢的方法，包括如下步骤：

用三电极体系，以上述钼掺杂镍铁普鲁士蓝类似物@碳毡的制备方法制得的产品为工作电极，对电极为铂电极，以Hg/HgO电极为参比电极，以氢氧化钾为电解液，以玻璃电解槽为反应装置进行水分解制氢。

上述技术方案中的一个或一些技术方案具有如下优点或有益效果：

1)本公开通过水热法合成了一种无粘合剂自支撑催化剂，该催化剂具有较大的表面积，优异的导电性，在电流密度达到10mA cm^-2时仅需310mV过电位，表现出高效的水氧化活性，能够为电催化反应提供一个理想的催化剂。为后期OER电催化剂的类似研究提供启发。钼掺杂镍铁普鲁士蓝类似物@碳毡最优催化水分解产氧的过电位为260mV，表现出高效的水氧化活性。