一种室温合成的钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极的制备方法及其在电催化析氧中的应用

本发明涉及一种自支撑电极的制备方法及其在电催化析氧中的应用。

背景技术：

1、受全球人口增长、能源需求的持续增加以及环境气候变化的影响，能源危机和环境问题已成为人类面临的严峻挑战，越来越多的研究开始致力于开发清洁、高效的能源转化与能量储存。寻求过电位小、稳定性好、反应速率快的电催化剂是目前的研究热点。在析氧反应的能源转化过程中如何提高电能的利用效率，减少能源消耗被认为是解决问题的关键问题。非贵金属材料由于其价格低廉，来源广泛，被认为是工业化电解水反应的理想材料，但其活性较差且合成过程较为复杂，限制了其在工业上的大规模应用。因此，开发廉价高效且易于合成的非贵金属催化剂具有非常重要的意义。

技术实现思路

1、本发明为了避免催化剂实际生产过程中的高温高压过程，降本增效，更贴近工业生产，而提供一种室温合成的钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极的制备方法及其在电催化析氧中的应用。

2、一种室温合成的钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

3、一、泡沫镍的预处理：

4、首先将泡沫镍依次浸入到丙酮、无水乙醇和去离子水中分别超声清洗，然后使用去离子水冲洗，再干燥，得到预处理后的泡沫镍；

5、二、制备混合溶液：

6、将水合磷钼酸((h3pmo12o40)和六水合三氯化铁溶解到去离子水中，再加入质量分数为30％的过氧化氢，搅拌形成均匀的混合溶液；

7、三、将预处理后的泡沫镍浸入到混合溶液中，室温下反应一段时间，再将泡沫镍取出，然后使用滤纸吸干泡沫镍表面的溶液，再放置在室温下自然干燥，得到钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极。

8、所述钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极用于电催化分解水制氧。

9、与现有技术相比，本发明具有如下特点：

10、一、本发明通过采用多酸作为金属源，避免了由于引入金属后所引起的各组分成核速率不一致，导致生长过程难以控制的问题；

11、二、本发明制备的钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极作为电催化析氧催化剂时，结果表明：其具有良好的析氢性能和较低的过电位，在碱性电解质溶液中，当过电位为213mv时，电流密度为10ma·cm-2，并可保持稳定工作状态40个小时；此外，其在工业电流密度300ma·cm-2下，也可以在保持稳定的工作状态下；

12、三、本发明采用了一步常温刻蚀合成，制备方法简单且成本低廉，有利于在工业化生产中推广应用。

技术特征：

1.一种室温合成的钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极的制备方法，其特征在于所述制备方法具体是按以下步骤完成的：

2.根据权利要求1所述的一种室温合成的钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极的制备方法，其特征在于步骤一中首先将泡沫镍依次浸入到丙酮、无水乙醇和去离子水中分别超声清洗20min～40min。

3.根据权利要求1所述的一种室温合成的钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极的制备方法，其特征在于步骤一中所述的泡沫镍的尺寸为1cm×2cm。

4.根据权利要求1所述的一种室温合成的钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极的制备方法，其特征在于步骤一中使用去离子水冲洗的次数为3次～5次；步骤一中所述的干燥的温度为50℃～60℃。

5.根据权利要求1所述的一种室温合成的钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极的制备方法，其特征在于步骤二中所述的水合磷钼酸的质量与去离子水的体积比为(0.1g～0.3g):(2ml～4ml)。

6.根据权利要求1所述的一种室温合成的钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极的制备方法，其特征在于步骤二中所述的六水合三氯化铁的质量与去离子水的体积比为(0.05g～0.1g):(2ml～4ml)。

7.根据权利要求1所述的一种室温合成的钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极的制备方法，其特征在于步骤二中所述的质量分数为30％的过氧化氢的质量与去离子水的体积比为(0.1g～0.3g):(2ml～4ml)。

8.根据权利要求1所述的一种室温合成的钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极的制备方法，其特征在于步骤三中所述的反应的时间为3min～5min。

9.如权利要求1所述的制备方法制备的一种室温合成的钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极的应用，其特征在于所述钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极用于电催化分解水制氧。

10.根据权利要求9所述的制备方法制备的一种室温合成的钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极的应用，其特征在于所述钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极用于电催化分解水制氧具体是按以下步骤完成的：

技术总结一种室温合成的钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极的制备方法及其在电催化析氧中的应用，它涉及一种自支撑电极的制备方法及其在电催化析氧中的应用。本发明为了避免催化剂实际生产过程中的高温高压过程，降本增效，更贴近工业生产，而提供本发明技术方案。方法：一、泡沫镍的预处理；二、将水合磷钼酸和六水合三氯化铁溶解到去离子水中，再加入质量分数为30％的过氧化氢，搅拌形成均匀的混合溶液；三、将预处理后的泡沫镍浸入到混合溶液中反应一段时间，取出，干燥，得到钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极。钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极用于电催化分解水制氧。本发明可获得一种钼掺杂镍铁羟基氧化物自支撑电极。技术研发人员：侯艳,白世震,周闯受保护的技术使用者：辽宁工程技术大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23