一种电化学重构衍生的析氢复合材料及其制备方法

本发明属于电催化，尤其涉及一种电化学重构衍生的析氢复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、面对日益严峻的能源短缺、环境污染、温室效应等全球性问题，努力推动能源清洁低碳发展具有重要意义。在已发展的清洁能源中，氢能因其来源丰富、燃烧热值高、导热性好、清洁无污染、可再生、用途广泛等优势而备受人们关注。目前，常规的制氢技术仍然依赖化石能源，这不符合绿色低碳的能源发展理念。电解水制氢的工艺流程简便可靠，生产出的氢气纯度高，并且生产过程无污染，是一种环保、灵活、易于操控的制氢技术。目前，pt基贵金属材料被认为是最高效的析氢反应(her)电催化剂。然而，金属pt昂贵的价格、匮乏的储量严重限制了这类材料的大规模应用。因此，较高的制氢成本和较低的制氢效率成为电解水制氢的瓶颈，制约着该技术的大规模应用。过渡金属ni是一种廉价、环保、无毒无害的材料，更重要的是，ni的氢吸附自由能与pt相近，因此是一种有研究价值的析氢催化剂。遗憾的是，金属ni解离h-oh键的能力很差，所以在碱性介质中金属ni的her活性远不如pt。为了打破这种限制，引入一种能够加速水解离的物质，如金属氧化物、氢氧化物等，与金属ni复合将有望得到高效的碱性析氢电催化剂。值得注意的是，尽管科学家们已经做了大量的工作，但目前这类复合型电催化剂的合成往往涉及复杂的多步反应或高温煅烧反应，这会造成材料形貌的坍塌及电化学活性面积的大幅下降，并且析氢性能也不十分理想。这些问题不仅不能满足电催化剂的设计要求，也不利于工业上的批量化生产。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决上述复合型电催化剂合成方法复杂以及析氢性能不理想的问题，提供了一种电化学重构衍生的析氢复合材料及其制备方法。

2、第一方面，一种电化学重构衍生的析氢复合材料的制备方法，采用如下技术方案：

3、一种电化学重构衍生的析氢复合材料的制备方法，包括以下步骤：镍材料在亚硒酸溶液中经水热处理，得到表面沉积有(ni12(oh)6(seo3)8)(oh)2晶体的镍材料，并且经过电化学活化处理，制得表面修饰有seo32-的ni/ni(oh)2析氢复合材料。

4、进一步地，所述(ni12(oh)6(seo3)8)(oh)2晶体x射线衍射峰中在下述衍射角(±0.2°)20.4°，24.9°，28.6°，33.0°，37.9°及50.1°处有特征峰。

5、优选的，所述水热处理的温度为180℃，处理时间为12h。

6、进一步地，所述电化学活化处理包括以下步骤：在碱性介质中，以表面沉积有(ni12(oh)6(seo3)8)(oh)2晶体的镍材料为工作电极，石墨棒为对电极，hg/hgo为参比电极，在三电极体系下进行电化学活化处理。

7、优选的，所述碱性介质为1m koh电解液。

8、优选的，电化学活化处理中工作电极电流密度为-50ma cm-2。

9、优选的，电化学活化处理的时间为300-350s。

10、第二方面，一种电化学重构衍生的析氢复合材料，采用如下技术方案：

11、一种电化学重构衍生的析氢复合材料，采用上述任一项所述一种电化学重构衍生的析氢复合材料的制备方法制得。

12、进一步地，所述析氢复合材料的双电层电容为148.3mf cm-2。

13、本发明的有益效果：

14、本发明采用一步水热法率先合成出原位沉积在镍材料表面的(ni12(oh)6(seo3)8)(oh)2晶体，然后直接将表面沉积有(ni12(oh)6(seo3)8)(oh)2的镍材料((ni12(oh)6(seo3)8)(oh)2/nf)作为电极进行电化学活化处理制得析氢复合材料。(ni12(oh)6(seo3)8)(oh)2/nf会优先发生一个快速的活化与重构过程。通过xrd、sem、tem、eds等技术对活化前后材料的晶体结构、形貌、成分等进行了测定分析。最终确定：经过电化学活化，初始的(ni12(oh)6(seo3)8)(oh)2晶体转变为了高活性的表面修饰有seo32-的ni/ni(oh)2析氢复合材料。本发明采用的制备方法简单，操作方便且成本低廉。利用本发明的制备方法可制造高性能碱性析氢电催化剂，应用于氢能领域。

技术特征：

1.一种电化学重构衍生的析氢复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：镍材料在亚硒酸溶液中经水热处理，得到表面沉积有(ni12(oh)6(seo3)8)(oh)2晶体的镍材料，并且经过电化学活化处理，制得表面修饰有seo32-的ni/ni(oh)2析氢复合材料。

2.根据权利要求1所述一种电化学重构衍生的析氢复合材料的制备方法，其特征在于，所述(ni12(oh)6(seo3)8)(oh)2晶体x射线衍射峰中在下述衍射角(±0.2°)20.4°，24.9°，28.6°，33.0°，37.9°及50.1°处有特征峰。

3.根据权利要求1所述一种电化学重构衍生的析氢复合材料的制备方法，其特征在于，所述水热处理的温度为160-200℃，处理时间为6-18h。

4.根据权利要求1所述一种电化学重构衍生的析氢复合材料的制备方法，其特征在于，所述水热处理的温度为180℃，处理时间为12h。

5.根据权利要求1所述一种电化学重构衍生的析氢复合材料的制备方法，其特征在于，所述电化学活化处理包括以下步骤：在碱性介质中，以表面沉积有(ni12(oh)6(seo3)8)(oh)2晶体的镍材料为工作电极，石墨棒为对电极，hg/hgo为参比电极，在三电极体系下进行电化学活化处理。

6.根据权利要求5所述一种电化学重构衍生的析氢复合材料的制备方法，其特征在于，所述碱性介质为1m koh电解液。

7.根据权利要求5所述一种电化学重构衍生的析氢复合材料的制备方法，其特征在于，电化学活化处理中工作电极电流密度为-50macm-2。

8.根据权利要求5所述一种电化学重构衍生的析氢复合材料的制备方法，其特征在于，电化学活化处理的时间为300-350s。

9.一种电化学重构衍生的析氢复合材料，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述一种电化学重构衍生的析氢复合材料的制备方法制得。

10.根据权利要求9所述一种电化学重构衍生的析氢复合材料，其特征在于，所述析氢复合材料的双电层电容为148.3mf cm-2。

技术总结本发明属于电催化技术领域，尤其涉及一种电化学重构衍生的析氢复合材料及其制备方法。一种电化学重构衍生的析氢复合材料的制备方法，包括以下步骤：镍材料在亚硒酸溶液中经水热处理，得到表面沉积有(Ni<subgt;12</subgt;(OH)<subgt;6</subgt;(SeO<subgt;3</subgt;)<subgt;8</subgt;)(OH)<subgt;2</subgt;晶体的镍材料，并且经过电化学活化处理，制得表面修饰有SeO<subgt;3</subgt;<supgt;2‑</supgt;的Ni/Ni(OH)<subgt;2</subgt;析氢复合材料。本发明公开的制备方法，用于解决复合型电催化剂合成方法复杂以及析氢性能不理想的问题。技术研发人员：郭凯璐,吴海霞受保护的技术使用者：洛阳师范学院技术研发日：技术公布日：2024/4/24