[發明專利]一種高效鈷銠氫氧化物納米顆粒/碳布電極的制備方法及其產品和應用

有效

• 申請號: 202110856094.2
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113774428B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 侯陽;何洪波;楊彬;雷樂成
• 申請（專利權）人: 浙江大學衢州研究院;浙江大學
• 主分類號: C25B11/093
• 分類號: C25B11/093;B82Y40/00;C25B1/04;C25B11/054;C25B11/056;C25B11/065
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 白靜蘭;胡紅娟

本發明公開了一種高效鈷銠氫氧化物納米顆粒/碳布電極的制備方法，所述制備方法包括：(1)將無機鈷鹽和氯銠酸鉀溶解于去離子水中，隨后加入含有二苯胺的乙醇溶液，得到混合溶液；(2)將碳布和混合溶液進行水熱反應，生成鈷銠氫氧化物納米顆粒/碳布電極。本發明還公開了上述制備方法制備得到的鈷銠氫氧化物納米顆粒/碳布電極及其作為工作電極在電催化水分解制氫反應中的應用。本發明提供的CoRh?OH/CC電極表現出優異的電催化水分解析氫性能，最優可僅需28mV的過電勢即可達到10mA cm^?2的電流密度，優于商業的Pt/C催化劑，且CoRh?OH/CC電極能夠保持良好的電解水析氫持久穩定性。

技術領域

本發明涉及能源材料合成技術領域，具體涉及一種高效鈷銠氫氧化物納米顆粒/碳布電極的制備方法及其產品和應用。

背景技術

能源是人類生存與發展過程中不可或缺的重要條件。當今社會，化石能源在全球能源供給體系中仍占到絕大比例，但化石能源貯量有限且在使用過程中會造成嚴重的環境問題。因此，開發可持續的清潔能源勢在必行。氫能被視為21世紀最具發展潛力的新型清潔能源之一，憑借其清潔、高效、安全、可持續等優點受到人們廣泛的關注。在眾多制氫方法中，電催化水裂解制氫可以實現可再生電能到氫能在常溫常壓下的高效轉化，是極具生產應用前景的能源儲存和轉換方法之一。

堿性電解質環境下的電催化水分解析氫技術憑借其工藝成熟，操作簡單，設備腐蝕性小，氫氣純度高等優點受到了廣泛的關注，被認為是當下具有工業可行性制備綠氫的技術之一。研究表明，過渡金屬硫化物、磷化物、碳化物等均可作為析氫電極材料，但這些電極材料在電催化反應過程中容易被氧化，造成過電勢升高，能耗增大等問題。碳布是一種物理化學性質穩定且導電性能優異的基底材料，其三維網絡結構有利于電荷轉移和電解水產生氫氣的快速遷移，進而提高電催化水分解析氫效率。

在目前報道的可應用于堿性電解水析氫催化材料中，過渡金屬氫氧化物憑借其制備方法簡單，形貌可控，結構穩定等優點受到學者們的廣泛研究。例如，公開號為CN109628952A的中國專利文獻公開了一種泡沫鎳負載銀摻雜鎳基雙金屬氫氧化物電解水析氫催化劑，該方法以泡沫鎳為載體，在其表面均勻生長具有片層結構的鎳基雙金屬氫氧化物，然后將納米銀顆粒附著于鎳基雙金屬氫氧化物表面，即得到泡沫鎳負載銀摻雜鎳基雙金屬氫氧化物催化劑。雖然該催化劑在堿性條件下表現出比較穩定的電解水析氫活性，但其制備工藝較為復雜；此外，鎳基過渡金屬氫氧化物的氫吸附活性較弱，所以存在電解水析氫過電位較高，能耗較大的缺點。如公開號為CN109161921A的中國專利文獻公開了一種網絡結構鋅鎳雙金屬氫氧化物雙功能電催化劑的制備方法。

因此，如何提供一種電催化活性高和穩定性好的析氫電極材料是目前本領域亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高效鈷銠氫氧化物納米顆粒/碳布析氫電極及其產品和應用，通過簡單的一步低溫水熱法制備了電催化活性高和穩定性好的鈷銠氫氧化物納米顆粒/碳布復合材料，并將其應用于堿性電解水析氫反應。

本發明采用的技術方案是：

一種高效鈷銠氫氧化物納米顆粒/碳布電極的制備方法，所述制備方法包括：

(1)將無機鈷鹽和氯銠酸鉀溶解于去離子水中，隨后加入含有二苯胺的乙醇溶液，得到混合溶液；

(2)將碳布和混合溶液進行水熱反應，生成鈷銠氫氧化物納米顆粒/碳布電極。

所述無機鈷鹽選自六水合氯化鈷，或硫酸鈷、乙酸鈷、硝酸鈷及其水合物。

所述無機鈷鹽和氯銠酸鉀的摩爾比為1:0.0037～0.0055。優選地，所述六水合氯化鈷和氯銠酸鉀的摩爾比為1:0.0046。

所述無機鈷鹽和二苯胺的摩爾比為1:0.18～0.54。優選地，所述六水合氯化鈷和二苯胺的摩爾比為1:0.36。