[发明专利]一种用于碱性海水电解产氧产氢的木材气凝胶的制备方法及应用

说明书

一种用于碱性海水电解产氧产氢的木材气凝胶的制备方法及应用，它涉及一种木材气凝胶的制备方法及应用。本发明的目的是要解决碱性海水中全电解双功能催化剂的活性不足，不溶性氢氧化镁/氢氧化钙和一些干扰离子从海水中沉淀到电极表面，从而使OER/HER催化剂中毒的问题。方法：一、去除天然多孔木材的木质素和半纤维素；二、活化；三、将活化后的木材气凝胶浸入到镀液中施镀；四、刻蚀活化；五、真空干燥。用于碱性海水电解产氧产氢的木材气凝胶用于在碱性海水中全电解产氧产氢。本发明可获得一种用于碱性海水电解产氧产氢的木材气凝胶。

技术领域

本发明涉及一种木材气凝胶的制备方法及应用。

背景技术

通过电解水制备氢气是绿色、可持续氢燃料的生产路线之一，然而许多含有碱性或酸性电解质的水电解槽是由淡水制备的，淡水资源短缺日益恶化，严重阻碍了更先进的分水工艺的发展。相比之下，我们的星球上海水丰富，并且由于大量溶解的盐类，也促进了电解质的离子导电性。因此，直接电解海水，而不是淡水，是非常有利和有前途的。然而，海水分解技术的主要问题在于阳极的析氧反应(OER)和析氯反应(CER)之间的竞争。在碱性条件下，氯离子容易转化为次氯酸盐，其起始电位比OER起始电位高约490mV。因此海水电解需要高活性的OER催化剂，以在远低于氯离子氧化所需的过电势下产生大电流密度。阻碍海水电解进展的另一个问题是不溶性氢氧化镁/氢氧化钙和一些干扰离子从海水中沉淀到电极表面，这些离子覆盖了这些表面，从而使OER/HER催化剂中毒。常用的泡沫镍，泡沫铜基底在强酸、强碱下易腐蚀，且活性物质在大电流下冲击下易从基底表面脱落，这种异质界面的不稳固，不利于大规模地析氧析氢。因此，开发具有高比表面积、三维多级结构、低弯曲度和排列有序的开通道等结构特性的自支撑纳米电极是非常需要的，因为它能够快速释放气泡并使沉积在电极表面的不溶性沉淀物和干扰离子逸出，从而增强OER和HER活性。

发明内容

本发明的目的是要解决碱性海水中全电解双功能催化剂的活性不足，不溶性氢氧化镁/氢氧化钙和一些干扰离子从海水中沉淀到电极表面，从而使OER/HER催化剂中毒的问题，而提供一种用于碱性海水电解产氧产氢的木材气凝胶的制备方法及应用。

一种用于碱性海水电解产氧产氢的木材气凝胶的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、首先去除天然多孔木材的木质素和半纤维素，然后洗涤，最后冷冻干燥，得到去除木质素和半纤维素的木材气凝胶；

二、将去除木质素和半纤维素的木材气凝胶浸入到NaBH₄/NaOH的混合溶液中进行活化，得到活化后的木材气凝胶；

三、将活化后的木材气凝胶浸入到镀液中施镀，取出后真空干燥，得到负载镍钼磷合金的木材气凝胶；

步骤三中所述的镀液由NiSO₄·6H₂O、Na₂MoO₄.2H₂O、NaH₂PO₂·H₂O、CH₃COONa、C₆H₅Na₃O₇·2H₂O、NH₃·H₂O和水混合而成；

四、将负载镍钼磷合金的木材气凝胶放入到Fe(NO₃)₃·9H₂O和Na₂S₂O₃·5H₂O混合溶液中刻蚀活化，得到硫-磷共掺杂镍-钼-铁氢氧化物/木质气凝胶；

五、将硫-磷共掺杂镍-钼-铁氢氧化物/木质气凝胶进行真空干燥，得到用于碱性海水电解产氧产氢的木材气凝胶。

用于碱性海水电解产氧产氢的木材气凝胶用于在碱性海水中全电解产氧产氢产氢。