[發明專利]一種復合電極材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110029602.X
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112877680A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 楊春明;周立海;段汶;任宇飛;張瑞娜;王傳濤;閆挺;甄延忠;高樓軍;付峰
• 申請（專利權）人: 延安大學
• 主分類號: C23C22/68
• 分類號: C23C22/68;C23C22/78;C25B1/04;C25B11/031;C25B11/075
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉丹丹

本發明提供了一種復合電極材料及其制備方法和應用，屬于電極材料技術領域。本發明提供的復合電極材料，包括過渡金屬襯底層和位于所述過渡金屬襯底層表面的硒化過渡金屬層，所述過渡金屬襯底層和硒化過渡金屬層中的過渡金屬相同。本發明提供的電極材料中，硒化過渡金屬層具有片狀陣列結構，增強了催化材料的物質傳輸效率，為催化材料提供了充足的反應活性位點。此外，硒化過渡金屬層與襯底之間形成的莫特?肖特基促進了催化劑層與襯底之間的電子傳輸效率；本發明在襯底上通過水熱的方法一步刻蝕，在襯底上原位形成硒化過渡金屬層不但降低了復合電極材料的電荷電阻，而且提高了復合電極材料的耐久性和穩定性。

技術領域

本發明涉及電極材料技術領域，具體涉及一種復合電極材料及其制備方法和應用。

背景技術

氫氣具有熱值高、來源廣、利用形式多樣、反應產物無污染等優點，被認為是未來能源發展最理想的清潔能源載體。相對于傳統的產氫方法，電解水產生氫氣方法簡單，產生的氫氣純度高，并且沒有二次污染，既可以作為有機合成的原料，也可以直接作為氫氧燃料電池的燃料應用于交通運輸領域。因此，電解水技術具有廣泛的應用前景。

由于電催化反應存在巨大的反應能壘，通常需要人們使用催化劑來降低反應勢壘從而減少能源消耗。因此，高催化活性和高穩定性廉價電極的制備是發展和應用電催化技術的關鍵。目前研究表明，金屬鉑、氧化銥以及氧化釕等催化劑是最有效的電解水電極材料，但是資源稀少價格昂貴，并且在制取高純度貴金屬的過程中也會產生更多的環境問題，使得研究人員將目光轉向自然界中儲備豐富、成本低廉且易制得的非貴金屬類材料。然而大多數的非貴金屬材料存在催化活性位點少、催化過程中的電子和物質傳輸效率低下以及催化劑穩定性差的問題。

發明內容

鑒于此，本發明的目的在于提供一種復合電極材料及其制備方法和應用，本發明提供的復合電極材料具有充足的邊緣活性位點、優異的電子和物質傳輸效率且穩定性高。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種復合電極材料，包括過渡金屬襯底層和位于所述過渡金屬襯底層表面的硒化過渡金屬層，所述過渡金屬襯底層和硒化過渡金屬層中的過渡金屬相同。

優選的，所述過渡金屬包括鉬、鎢、鎳或銅。

優選的，所述硒化過渡金屬層的厚度為1～4μm。

優選的，所述硒化過渡金屬層具有納米片陣列結構、納米棒狀結構和納米管狀結構中的一種或多種。

本發明提供了上述技術方案所述復合電極材料的制備方法，包括以下步驟：

將具有幾何形狀的過渡金屬浸沒于亞硒酸鈉溶液中，進行水熱反應，得到復合電極材料；

所述亞硒酸鈉溶液的濃度為0.2～1.8mmol/L；

優選的，所述過渡金屬為過渡金屬網，所述過渡金屬網的尺寸為(1～6)cm×(1～6)cm，厚度為0.1～1mm。

優選的，所述水熱反應的溫度為140～250℃，時間為15～25h。

優選的，所述過渡金屬網在使用前還包括：將過渡金屬網依次進行酸洗、水洗、有機溶劑洗和干燥。

本發明還提供了上述技術方案所述復合電極材料或上述技術方案所述制備方法制備的復合電極材料在制氫中的應用。