镍钼钛析氢电极、其制备方法与应用

本公开涉及电催化析氢领域，特别涉及一种镍钼钛析氢电极、其制备方法与应用。

背景技术：

1、在电化学制氢技术中，碱性电解水制氢是目前最成熟和应用最广泛的方法之一。然而碱性介质中的析氢反应动力学较慢，导致过电位较高，需要较大的能量输入。在这方面，镍钼(ni-mo)合金催化剂引起了广泛关注。镍是一种较为常见和廉价的催化剂成分，镍钼合金在碱性介质中表现出优异的析氢反应催化性能，其活性接近甚至超过贵金属铂(pt)。

2、在实现本公开构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：由于镍钼合金的氧化电势比析氢电势更负，会导致在析氢电势下钼发生氧化溶解，从而减少活性位点数量，使催化剂表面结构发生变化，进而降低了活性和稳定性；此外，钼的成本较高，会增加镍钼合金的制备成本。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开的主要目的在于提供一种镍钼钛析氢电极、其制备方法与应用，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

2、作为本公开的一个方面，提供了一种镍钼钛析氢电极的制备方法，包括以下步骤：

3、将金属基体浸入包含镍盐、钼酸盐的混合溶液中，进行水热反应，得到具有纳米结构的前驱体，其中前驱体形成于金属基体的表面；利用包含钛源的醇溶液对前驱体进行浸泡处理，得到经浸泡后的前驱体；将经浸泡后的前驱体进行高温还原反应，使得在金属基体的表面依次形成镍钼合金层和包覆层，得到镍钼钛析氢电极，其中，包覆层包括tio2和镍钼钛物种。

4、在本公开的另一方面，公开了一种镍钼钛析氢电极，包括金属基体，形成于金属基体表面的镍钼合金层和形成于镍钼合金层表面的包覆层，其中，包覆层包括tio2和镍钼钛物种。

5、在本公开的另一方面，公开了镍钼钛析氢电极在催化水分解析氢中的应用。

6、本公开提供了一种镍钼钛析氢电极、其制备方法与应用，通过对前驱体浸渍钛源而后高温还原的方式，基于tio2在高温还原过程中的迁移性，不仅成功地保持了复合材料的纳米结构，还可以在镍钼合金的表面形成tio2包覆薄层和镍钼钛物种，能够抑制高温下镍钼合金颗粒的聚集，防止镍钼合金直接与电解液接触，进而避免镍钼合金溶解到电解液中或与电解液发生副反应，从而提高镍钼钛析氢电极的稳定性。

7、本公开所提供的镍钼钛析氢电极由于具有丰富的纳米结构，为水分子的吸附和脱附以及氢原子的结合生成氢气提供了大量的活性位点，使得镍钼钛析氢电极具有良好的电化学活性。同时，将导电的金属基底与纳米结构相结合，有效地提高了材料的导电性，并降低了电子转移电阻，加速了电子和离子的有效转移速率。在较大程度上减少了反应过程的过电位。同时由于以较低成本、资源丰富的镍、钼作为原材料，非常适用于大批量制备。

8、综合上述内容，本发明不仅具有良好的电化学活性，还具有经济性，而且能够有效利用资源，为可持续的能源制备提供了一种高效性和经济性的可行性解决方案。

技术特征：

1.一种镍钼钛析氢电极的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述前驱体为nimoo4纳米棒或钼酸根插入的层状ni(oh)2。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述钛源为钛酸丁酯、四氯化钛、乙酰丙酮钛(iv)酸酯、氯化钛四丙酯或氯化钛(iii)溶液。

4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其中，所述钛源和醇体积比为1:20～3:20，浸泡时间为1～3小时。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述高温还原反应在惰性气体和氢气的混合气体中进行。

6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其中：

7.根据权利要求1所述的制备方法，其中：

8.根据权利要求1或7所述的制备方法，其中：

9.一种如权利要求1至8中任一项所述的制备方法制得的镍钼钛析氢电极，包括金属基体，形成于所述金属基体表面的镍钼合金层和形成于所述镍钼合金层表面的包覆层，其中，所述包覆层包括tio2和镍钼钛物种。

10.一种如权利要求9所述的镍钼钛析氢电极在催化水分解析氢中的应用。

技术总结本公开提出了一种镍钼钛析氢电极、其制备方法与应用，可以应用于电催化析氢领域。上述镍钼钛析氢电极的制备方法包括以下步骤：将金属基体浸入包含镍盐、钼酸盐的混合溶液中，进行水热反应，得到前驱体，其中前驱体形成于金属基体的表面；利用包含钛源的醇溶液对前驱体进行浸泡处理，得到经浸泡后的前驱体；将经浸泡后的前驱体进行高温还原反应，使得在金属基体的表面依次形成镍钼合金层和包覆层，得到镍钼钛析氢电极，其中，包覆层包括TiO<subgt;2</subgt;和镍钼钛物种。本公开提供的镍钼钛析氢电极能够抑制高温下镍钼合金颗粒的聚集，避免镍钼合金溶解到电解液中或与电解液发生副反应，从而提高镍钼钛析氢电极的稳定性，使得镍钼钛析氢电极具有良好的电化学活性。技术研发人员：王中利,陈佳毅受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/5/12