[發明專利]一種表面沉積納米銀薄膜的泡沫鎳、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202110197810.0
• 申請日: 2021-02-22
• 公開（公告）號: CN112981443B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 趙旭;王湘越;趙純
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C25B11/031
• 分類號: C25B11/031;C25B11/052;C25B11/061;C25B11/081;C25B1/04;C23C14/16;C23C14/26;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠

一種表面沉積納米銀薄膜的泡沫鎳、制備方法及其在硫碘(S?I)循環本生反應(Bunsen)產物電解制氫中的應用，屬于納米合成技術領域。本發明是將表面處理后的泡沫鎳用高溫膠帶固定到金屬熱蒸發鍍膜設備的蒸發架上，剪取適量銀絲纏繞至鎢絲上，固定至加熱電路中；將金屬熱蒸發鍍膜設備反應室抽真空，打開加熱電路開關，在泡沫鎳的一側表面進行納米銀薄膜的沉積；沉積完成并降到室溫后，將泡沫鎳翻轉，對其另一側表面按前面操作步驟進行納米銀薄膜的沉積，納米銀薄膜的厚度為30～200nm。本發明利用熱蒸發的方法使用微量銀，在泡沫鎳上沉積均勻納米銀薄膜，既起到保護泡沫鎳不被腐蝕可反復利用，又提高了導電性和催化性能。

技術領域

本發明屬于納米合成技術領域，具體涉及一種表面沉積納米銀薄膜的泡沫鎳、制備方法及其在硫碘(S-I)循環本生反應(Bunsen)產物電解制氫中的應用。

背景技術

上世紀初，隨著世界工業的不斷發展，使用化石燃料造成的氣候變化和環境污染使人們不得不考慮清潔能源和可再生資源。氫氣作為一種替代能源，具有清潔和可再生的特點，因此大規模制氫成為了科研工作的重要目標，直至80年代，S-I熱力學循環誕生，該反應體系被認為是大規模產氫的重要途徑之一，因此研究者們對其反應過程進行了大量探究，最終明確其由三部分組成：Bunsen反應、硫酸分解反應及氫碘酸分解反應。其中，因硫酸及氫碘酸的分解需要大量的熱，此項研究陷入了瓶頸，未能大范圍推廣應用。隨著21世紀到來，電催化領域逐漸成熟，S-I循環重新映入科研工作者眼簾，十年間，采用Pt電極實現氫碘酸電解制氫的工作得到了迅猛的發展。相關研究發現，對比電解電壓，氫碘酸顯著低于水，這也促使其再次成為電催化領域的焦點。然而，由于Pt屬于貴金屬材料，存在產量少、成本高的顯著問題，導致其尚未實現工業化生產。尋找一種兼具Pt耐酸、電催化能力強的優點且成本相對低廉的材料成為了一個嶄新的研究方向。

泡沫鎳作為基底具有多孔結構、高比表面積，導電性能優越等優點，但不耐酸溶液腐蝕。表面鍍納米銀薄膜有效提升電子傳輸，且在酸溶液中不易被腐蝕，實現了保護泡沫鎳的作用。

目前有關泡沫鎳為基底作電催化劑的公開專利并不多，且能夠在酸性電解液中實現催化性能的就更少了，簡單介紹以下幾種有相關技術的發明。

1、CN112080756A公開了一種刻蝕泡沫鎳表面并通過化學沉積微量鉑、銥納米顆粒在分層的氫氧化鎳間，由于過渡金屬氫氧化鎳與鉑之間的協同作用，可提升水的分解速率，實現在堿性和中性電解液中高效析氫，且具有優異的穩定性。可應用于金屬/海水體系電解制氫。

2、CN111912890A公開了一種納米銀/碳量子點沉積修飾泡沫鎳電極。利用納米銀的高電催化性、良好的生物相容性，與碳量子點特殊的高比表面積、多活性位點的協同作用，所得復合材料比單一材料修飾泡沫鎳電極更靈敏、檢測范圍更廣，能夠更穩定的應用于電化學檢測中。

3、CN111235600A公開了一種表面修飾鐵離子摻雜氧化鎢水合物的泡沫鎳催化電極。由于水熱合成后，此電極表面形成的氧化鎢水合物為四棱錐狀，在電極表面的尖端放電效應大大降低了在堿性電解制氫中的工作電壓，有望代替貴金屬在析氫反應中應用。

4、CN109267117A公開了一種表面多級納米復合結構的泡沫鎳催化電極。采用電沉積方法在泡沫鎳上負載銅納米線并復合氫氧化鈷納米片。通過調整銅鹽溶液濃度為0.05～2.5mol/L、酸濃度為0.1～3.5mol/L、金屬鹽溶液中鎳鹽與鈷鹽的摩爾比為1：10～10：1、總金屬離子濃度為0.005～0.5mol/L等條件，取最優條件。此電極在堿性水溶液中具有高比表面積、高容量、高電化學活性和較好的循環穩定性的優勢，可用在諸多電催化領域。

發明內容

本發明是為了提供一種抗強酸溶液腐蝕的表面沉積納米銀薄膜的泡沫鎳、制備方法及其在本生反應產物電解制氫(S-I循環)中的應用。本發明是利用金屬熱蒸發的方法，在泡沫鎳表面蒸鍍一層均勻的銀薄膜。

本發明所述一種表面沉積納米銀薄膜的泡沫鎳的制備方法，其步驟如下：