[發(fā)明專利]一種高活性電解水用四元高熵泡沫及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010572610.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111621808B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張旭海;呂宙;崔鵬;曾宇喬;鄭新健;蔣建清
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): C25B11/089
• 分類號(hào): C25B11/089;C25B11/054;C25B11/03;C25B1/04;C25D3/56;B01J23/755;B01J35/10;B01J37/34
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 成立珍

本發(fā)明公開(kāi)了一種高活性電解水用四元高熵泡沫，屬于微納材料制備技術(shù)領(lǐng)域，其成分由Cu、Ni、Co和Fe組成，其中Cu含量為23～27at％，Ni含量為23～27at％，Co含量為23～27at％，F(xiàn)e含量為23～27at％。本發(fā)明還公開(kāi)了其制備方法。本發(fā)明的一種高活性電解水用四元高熵泡沫，具有良好的催化活性，可用于高效的電解水技術(shù)，作為水制氫催化劑使用時(shí)，該方法制備出的NiCuCoFe高熵合金泡沫表面析氧過(guò)電位可低至250mV，遠(yuǎn)小于普通高熵合金條帶、薄膜及表面的水平，也低于市售Ru和In氧化物催化劑水平；本發(fā)明的制備方法制備過(guò)程無(wú)需采用高溫、真空等苛刻環(huán)境，在5分鐘內(nèi)即可制備出成品，方法簡(jiǎn)單可靠，原材料價(jià)格低廉。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微納材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高活性電解水用四元高熵泡沫及其制備方法。

背景技術(shù)

電解水能夠同時(shí)提供氫和氧，而氫和氧的化合能在生成潔凈水的同時(shí)提供高密度的能量，為清潔、高效能源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)和利用提供了良好途徑。

但電解水在析氫/析氧時(shí)，平衡電位很負(fù)/正，且過(guò)電位很大，尤其是析氧端，過(guò)電位往往超過(guò)300mV。這迫切需要在電極材料上使用高效的水分解用催化劑。

在現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出的材料中，析氫端效果最好的是Pt基催化劑，析氧端是Ru或In的氧化物。但這類材料因涉及稀有金屬的使用，價(jià)格非常昂貴。

近年來(lái)，非貴金屬和碳基新型納米催化劑不斷的被開(kāi)發(fā)出來(lái)，以降低電解水成本。但上述材料大多存在制備過(guò)程復(fù)雜，多元摻雜困難，析氧端過(guò)電位仍偏大等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明提出一種高活性電解水用四元高熵泡沫，該材料具有良好的催化活性，可用于高效的電解水技術(shù)；本發(fā)明的另一目的在于提供高活性電解水用四元高熵泡沫的制備方法，不需要高溫、真空等苛刻條件，在5分鐘內(nèi)即可制備出高催化活性的電解水用四元高熵泡沫；該制備方法簡(jiǎn)單，采用其制備的CuNiCoFe高熵合金合金同時(shí)兼具納米枝晶和分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)。

技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種高活性電解水用四元高熵泡沫，其成分由Cu、Ni、Co和Fe組成，其中Cu含量為23～27at％，Ni含量為23～27at％，Co含量為23～27at％，F(xiàn)e含量為23～27at％。

進(jìn)一步的，該高活性電解水用四元高熵泡沫中具有三維連通的微米孔，微米孔的孔徑在10～50um范圍內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述的微米孔的孔壁由CuNiCoFe枝晶構(gòu)成。

進(jìn)一步的，所述的CuNiCoFe枝晶初次枝晶長(zhǎng)度為2～3um，高次枝晶長(zhǎng)度為5～10nm。

進(jìn)一步的，所述的一種高活性電解水用四元高熵泡沫的制備方法，包括以下步驟：

1)將工作電極置于CuSO₄、NiSO₄、CoSO₄、Fe₂(SO₄)₃、(NH4)₂SO₄、Na₃C₆H₅O₇和H₃BO₃混合溶液中；

2)進(jìn)行恒流電化學(xué)沉積。