一种电解水制氢电极材料及其制备方法与流程

本发明涉及电解水制氢电催化电极领域，具体地，涉及一种电解水制氢电极材料及其制备方法。

背景技术：

1、氢能作为二次能源载体，受到广泛关注，是当前的研究热点。并且，随着减碳、低碳能源转型，氢能必将成为未来的主要能源载体。基于此，氢能的制备技术，在能源转型中的地位将达到前所未有的高度。因此，如何高效率实现氢能的制备，成为研究中的重要课题。

2、目前，市场上的此类电极材料一般采用喷涂、胶粘等方式将催化剂附着在基材上，这就导致其性能稳定性差，且容易出现脱落等问题。并且，涂层一旦脱落，则性能衰减严重。

3、基于此，提供一种制备工艺简单，在使用过程中的使用性能稳定、耐久性好、导电性好，且材料节能环保的电解水制氢电极材料及其制备方法是本发明亟需解决的问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明的目的在于克服市面上常规的基材表面附着催化剂的电极存在的性能稳定性差，且容易出现脱落等问题，从而提供一种将催化剂通过原位生长的方式，进而整体形成自支撑结构，以具有性能稳定、导电性好、不易脱落等效果的电解水制氢电极材料及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种电解水制氢电极材料，所述电解水制氢电极材料包括基材，以及原位生长于所述基材上的纳米层状材料；其中，

3、所述基材为多孔材料；

4、所述纳米层状材料为铁镍双金属氢氧化物。

5、优选地，所述基材的比表面积不低于为0.25-2m2/g；

6、所述基材为金属多孔材料。

7、优选地，所述基材选自镍网、泡沫镍、镍毡和泡沫铁镍中的至少一种；且，

8、所述基材与所述纳米层状材料之间通过金属键连接。

9、本发明还提供了一种如上所述的电解水制氢电极材料的制备方法，所述制备方法包括：

10、s100、将基材进行清洁，完成基材的前处理；

11、s200、制备含有铁离子和/或亚铁离子的第一前驱体溶液，以及含有镍离子的第二前驱体溶液，将第一前驱体溶液和第二前驱体溶液混合，得到混合溶液；

12、s300、将步骤s100中处理后的基材置于步骤s200中的混合溶液中浸泡反应后，获得初制电极材料；

13、s400、将获得的初制电极材料在氧气氛围下干燥，制得电解水制氢电极材料。

14、优选地，步骤s100中，前处理过程包括对基材表面进行的除油处理、杂质处理和清水冲洗处理；且，

15、除油处理为采用丙酮对基材表面进行处理；

16、杂质处理为将基材置于盐酸的水溶液中浸泡处理。

17、优选地，杂质处理过程中，盐酸的水溶液中盐酸的浓度为0.5-1mol/l，浸泡时间为20-30min。

18、优选地，步骤s200中，所述第一前驱体溶液和/或所述第二前驱体溶液中的溶剂为水；其中，

19、所述第一前驱体溶液中的铁离子和/或亚铁离子由可溶于水的铁盐和/或亚铁盐提供；

20、和/或，所述第二前驱体溶液中的镍离子由可溶于水的镍盐提供。

21、优选地，可溶于水的铁盐和/或亚铁盐选自fe(no3)3·9h2o、feso4·7h2o和fecl2·6h2o中的至少一种；

22、和/或，可溶于水的镍盐选自ni(no3)2·6h2o、niso4·7h2o和nicl2·6h2o中的至少一种。

23、优选地，所述第一前驱体溶液包括feso4·7h2o和fecl2·6h2o，且所述第一前驱体溶液中，所述feso4·7h2o的浓度为0.5-2mol/l，所述fecl2·6h2o的浓度为0.5-2mol/l；

24、和/或，所述第二前驱体溶液包括niso4·7h2o和nicl2·6h2o，且所述第二前驱体溶液中，所述niso4·7h2o的浓度为0.5-2mol/l，所述nicl2·6h2o的浓度为0.5-2mol/l。

25、优选地，步骤s200中，第一前驱体溶液和第二前驱体溶液按照1:0.8-1.2的体积比混合。

26、优选地，步骤s200中，还包括将混合溶液的ph值和温度调节至预设值。

27、优选地，调节后的混合溶液的ph值为5-6，温度为30-90℃。

28、优选地，步骤s300中，还包括对制得的初制电极材料进行清洗或旋转处理。

29、优选地，步骤s400中，干燥过程的温度为80-120℃，干燥时间为1-2h。

30、通过上述技术方案，本发明通过原位生长的方式，使得催化剂在基材上自行生长并整体形成自支撑结构。整个制备方法简单，性能优良，表面质量稳定，长期使用活性位点不降低，催化剂不脱落。进一步，整体制备工艺不使用电沉积、磁场辅助等工艺，实现了化学原位生长在基底上，并进而形成高性能催化电极，具有制备工艺简单、节能环保特点，便于工业化规模生产。

31、本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种电解水制氢电极材料，其特征在于，所述电解水制氢电极材料包括基材，以及原位生长于所述基材上的纳米层状材料；其中，

2.根据权利要求1所述的一种电解水制氢电极材料，其特征在于，所述基材的比表面积为0.25-2m2/g；

3.根据权利要求2所述的一种电解水制氢电极材料，其特征在于，所述基材选自镍网、泡沫镍、镍毡和泡沫铁镍中的至少一种；且，

4.一种如权利要求1-3中任意一项所述的电解水制氢电极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

5.根据权利要求4所述的一种制备方法，其特征在于，步骤s100中，前处理过程包括对基材表面进行的除油处理、杂质处理和清水冲洗处理；且，

6.根据权利要求4或5所述的一种制备方法，其特征在于，步骤s200中，所述第一前驱体溶液和/或所述第二前驱体溶液中的溶剂为水；其中，

7.根据权利要求6所述的一种制备方法，其特征在于，所述第一前驱体溶液包括feso4·7h2o和fecl2·6h2o，且所述第一前驱体溶液中，所述feso4·7h2o的浓度为0.5-2mol/l，所述fecl2·6h2o的浓度为0.5-2mol/l；

8.根据权利要求4或5所述的一种制备方法，其特征在于，步骤s200中，第一前驱体溶液和第二前驱体溶液按照1:0.8-1.2的体积比混合；

9.根据权利要求4或5所述的一种制备方法，其特征在于，步骤s300中，还包括对制得的初制电极材料进行清洗或旋转处理。

10.根据权利要求4或5所述的一种制备方法，其特征在于，步骤s400中，干燥过程的温度为80-120℃，干燥时间为1-2h。

技术总结本发明公开了一种电解水制氢电极材料及其制备方法，电解水制氢电极材料包括基材，以及原位生长于基材上的纳米层状材料；其中，基材为多孔材料；纳米层状材料为铁镍双金属氢氧化物。制备方法包括：将基材进行清洁，完成基材的前处理；制备含有铁离子的第一前驱体溶液，以及含有镍离子的第二前驱体溶液，将第一前驱体溶液和第二前驱体溶液混合，得到混合溶液；将处理后的基材置于混合溶液中浸泡反应后，获得初制电极材料；将获得的初制电极材料在氧气氛围下干燥，制得电解水制氢电极材料。本发明将催化剂通过原位生长的方式，进而整体形成自支撑结构，从而使得制得的电机材料具有性能稳定、导电性好、不易脱落等效果。技术研发人员：袁锋,檀建东,胡贤普,王庐山受保护的技术使用者：安徽清氢能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29