本發(fā)明公開了一種陰陽(yáng)離子共摻雜氟化羥基鈷電催化析氫催化電極的制備方法。此方法屬于能源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)化石燃料的大量消耗導(dǎo)致環(huán)境問題不斷加劇，因此人們迫切需要尋找可持續(xù)發(fā)展的清潔能源。氫能具有高能量密度且環(huán)境友好的特點(diǎn)，被認(rèn)為是未來能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分。在眾多的氫能源獲取方法中，電解水制氫技術(shù)受到人們的廣泛關(guān)注。這種方法操作簡(jiǎn)便且對(duì)環(huán)境友好，因此電催化析氫被認(rèn)為是一種很有應(yīng)用前景的技術(shù)。鉑(pt)、釕(ru)等貴金屬及其化合物具有較高的理論活性，然而由于儲(chǔ)量較低、價(jià)格較高等原因，嚴(yán)重阻礙了大規(guī)模經(jīng)濟(jì)制氫的發(fā)展。因此，開發(fā)出高催化活性、價(jià)格低廉且穩(wěn)定的催化劑是當(dāng)今電解水制氫領(lǐng)域的熱點(diǎn)。目前，現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外發(fā)明專利中關(guān)于非貴金屬析氫催化劑報(bào)道大多采用鐵、鈷、鎳、鉬、鎢的硫化物、硒化物、碳化物、氮化物、磷化物等。這些催化劑一般在酸性電解液中具有較好的催化活性，但在堿性電解液中性能較差。一般達(dá)到10ma/cm2的電流密度所需要的過電位超過100mv；tafel斜率超過90mv/dec這大大增加了生產(chǎn)能耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種znco(oh)f-s/nf析氫催化電極的制備方法。該電極采用水熱反應(yīng)和室溫液態(tài)浸漬相結(jié)合的方法制備。

2、一種znco(oh)f-s/nf析氫催化電極的制備方法，它是按以下步驟進(jìn)行的：

3、一、將氟化銨和尿素分別溶于水中，制得濃度為0.01mol/l的氟化銨溶液和0.012mol/l的尿素溶液，將上述兩種溶液混合均勻得到溶液a；

4、二、將六水合硝酸鈷和六水合硝酸鋅加入溶液a中攪拌均勻形成溶液b，制得的溶液b中硝酸鈷和硝酸鋅的總濃度為0.075mol/l。；

5、三、將混合溶液b轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜當(dāng)中，加入一片泡沫鎳，密封后進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為90～120℃，反應(yīng)時(shí)間為5～10h，得到znco(oh)f/nf；

6、四、將硫化鈉九水合物溶于水中，制得濃度為0.1mol/l的硫化鈉溶液，將第三步得到的znco(oh)f/nf浸泡于此硫化鈉溶液中，在室溫下浸泡0.5～3小時(shí)，取出洗滌干燥后得到znco(oh)f-s/nf析氫催化電極。

7、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：該制備方法簡(jiǎn)單、重復(fù)性強(qiáng)，適合推廣應(yīng)用；與以往報(bào)道的催化劑的化學(xué)組分不同，所得的催化電極以氫氧化鈷作為主要組分，并摻雜了zn陽(yáng)離子與f、s陰離子，并直接生長(zhǎng)在泡沫鎳上用于催化析氫電極；該催化析氫電極在堿性電解液中具有優(yōu)異的催化性能，達(dá)到10ma/cm2的催化電流密度所需要的過電位為55mv，tafel斜率為56.9mv/dec，可與目前常用的貴金屬鉑催化劑媲美(37mv，52.3mv/dec)，同時(shí)優(yōu)于已報(bào)道的絕大多數(shù)非貴金屬析氫催化劑。并且解決了電解水制氫催化劑在堿性電解質(zhì)中催化活性低的問題。

技術(shù)特征：

1.一種znco(oh)f-s/nf電催化析氫電極的制備方法，其特征在于：按以下步驟進(jìn)行：

2.如權(quán)利要求1所述的一種znco(oh)f-s/nf電催化析氫電極的制備方法，其特征在于：步驟二所述的六水合硝酸鈷和六水合硝酸鋅摩爾比為1：(0.01～0.09)，制得的溶液中硝酸鈷和硝酸鋅的總濃度為0.075mol/l。

3.如權(quán)利要求1所述的一種znco(oh)f-s/nf電催化析氫電極的制備方法，其特征在于步驟三所述的水熱反應(yīng)溫度為90～120℃，反應(yīng)時(shí)間為5～10h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電解水制氫催化劑領(lǐng)域，提供了一種ZnCo(OH)F?S/NF電催化析氫電極及其制備方法。包括：將尿素、氟化銨、Co鹽、Zn鹽溶解在水中，形成混合溶液，將此混合溶液加入到水熱反應(yīng)釜中，然后加入泡沫鎳，進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到ZnCo(OH)F/NF；將所述ZnCo(OH)F/NF干燥后在室溫下浸漬于硫化鈉水溶液中進(jìn)行原位硫摻雜，即得到ZnCo(OH)F?S/NF催化電極。本發(fā)明制備得到的析氫催化電極合成工序簡(jiǎn)單且組分易于調(diào)控，在堿性電解液中具備優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性，可重復(fù)性強(qiáng)，適合推廣應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：李楠,王琳,高興蕾
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6