[发明专利]一种高通量并行筛选多主元电解水催化剂的方法

说明书

本发明公开了一种高通量并行筛选多主元电解水催化剂的方法。所述方法包括：采用PVD共溅射制备高通量薄膜样品库，所述高通量薄膜样品库由复数个不同含量合金组分的多主元电解水催化剂组成；以及，采用三电极体系，以所述高通量薄膜样品库作为工作电极，向所述三电极体系通电进行电解水反应，实时记录所述高通量薄膜样品库表面的气泡信息，并至少根据气泡的体积大小对所述高通量薄膜样品库表面各区域的HER催化活性进行判断筛选。本发明提供的一种高通量并行筛选多主元电解水催化剂的方法主要包括高通量薄膜样品库的制备和并行高通量筛选两大部分；该方法能够快速筛选出具有最高催化性能的多组分合金，进而确定HER催化活性优异的多主元电解水催化剂。

技术领域

本发明属于电解水催化剂技术领域，具体涉及一种高通量并行筛选多主元电解水催化剂的方法。

背景技术

电化学水分解已广泛用作化学燃料的二次能量存储的手段。由于其能够有效地大规模生产高纯度H₂而不会对环境造成负面影响，它已成为研究最广泛的能源研究领域之一。因此，开发具有高催化活性和良好耐久性的电解水催化剂至关重要。

在过去的几十年中，已经开发出了基于非贵重过渡金属的催化剂，例如合金、碳化物、氮化物、磷化物、硼化物。然而，现阶段的多组分催化剂的开发基于顺序试验和试错方法，既费时又费力。特别是合金数量如何随着合金成分数量的增加而急剧增加。

目前多主元电解水催化剂的开发主要为试错方法，以合金条带的电解水催化剂为例，主要包括以下四个主要步骤：1)精选所需金属原材料，按照上述的百分原子比通过电子秤进行配比；2)将已经配比好的材料放入高温熔炼炉中，将原材料制备成多元素合金锭子；3)将已经熔炼好的锭子放入高速辊轮甩带机中，将材料制备成条带；4)将条带制备成工作电极，进行电解水催化性能的测试。整个过程一次只能制备得到一个目标成分的样品，测试后获得一个样品的电解水催化性能的评估。对于多个不同成分的样品，需要重复多次过程，不仅需要大量人力财力，成本高，还存在试验周期长，实验效率低的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高通量并行筛选多主元电解水催化剂的方法，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种高通量并行筛选多主元电解水催化剂的方法，其包括：

采用PVD共溅射制备高通量薄膜样品库，所述高通量薄膜样品库由复数个不同含量合金组分的多主元电解水催化剂组成；

以及，采用三电极体系，以所述高通量薄膜样品库作为工作电极，向所述三电极体系通电进行电解水反应，实时记录所述高通量薄膜样品库表面的气泡信息，并至少根据气泡的体积大小对所述高通量薄膜样品库表面各区域的HER催化活性进行判断筛选。

本发明实施例还提供了由前述方法筛选获得的多主元电解水催化剂。

本发明实施例还提供了前述方法于电解水领域中的用途。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供了一种高通量并行筛选多主元电解水催化剂方法，该方法主要包括高通量薄膜样品库的制备和并行高通量筛选两大部分；该方法能够快速筛选出具有最高催化性能的多组分合金，进而确定HER催化活性优异的多主元电解水催化剂。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一典型实施方案中PVD共溅射沉积高通量薄膜样品库的装置示意图；

图2是本发明一典型实施方案中并行高通量气泡筛选的装置示意图；