[發明專利]一種Cu基納米陣列復合鎳鉬氧化物電極材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110953445.1
• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113637999A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 王建芝;徐晗
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C25B11/061
• 分類號: C25B11/061;C25B11/077;C25B1/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

本發明提供了一種Cu基納米陣列復合鎳鉬氧化物電極材料及其制備方法與應用，所述制備方法包括步驟：取銨源和堿源，加入去離子水配置成混合液A，將泡沫銅置于所述混合液A內，靜置反應，得到Cu(OH)₂/CF；取鎳源和鉬源，加入去離子水配置成混合液B，將所述Cu(OH)₂/CF置于所述混合液B內，于高壓反應釜內進行水熱反應，清洗、干燥后，得到Cu基納米陣列復合鎳鉬氧化物電極材料。本發明制備得的Cu基納米陣列復合鎳鉬氧化物電極材料，在部分保持Cu(OH)₂棒狀微觀的同時，整體呈針簇狀，增加了比表面積，同時加快了電子傳遞，NiO?MoO₂金屬氧化物薄膜很好的包裹住Cu(OH)₂，擁有更多的活性位點，催化性能大幅度提升。

技術領域

本發明涉及電催化納米材料技術領域，具體而言，涉及一種Cu基納米陣列復合鎳鉬氧化物電極材料及其制備方法與應用。

背景技術

電解水制氫，利用不可存儲的可再生資源(太陽能、風能、潮汐能等)發電催化水解離析出氫氣，不僅獲得的產品清潔、純度高，還可以將電能間接儲存為化學能待利用，實現了資源可持續利用，對解決能源和環境問題具有重要意義。

實現電解水分解涉及兩個半反應：在陽極的析氧半反應(OER)和在陰極的析氫半反應(HER)，在這兩個半反應進行過程中需要以過電位(η)的形式提供額外的能量用于克服各種反應能壘，目前最高效的HER和OER電催化劑分別是Pt和RuO₂(IrO₂)。然而Pt和RuO₂(IrO₂)均是貴金屬材料，昂貴的價格和稀少的儲量大大阻礙了它們在電解水中的大規模商業化普及。

金屬銅作為過渡金屬的成員之一具有價格低廉、儲量豐富等優點，且有較高的熔點以及優異的導電性，在近幾年來也被逐漸應用在電催化水分解領域中。目前，雖然金屬銅在電催化分解水方面取得了一些進步，但是它在水的全分解中(同時進行析氧和析氫反應)的應用還處于起步階段。

因此，設計合成具有高效穩定的催化性能的Cu基異質結構電極材料在實現水的全分解領域具有較大應用價值。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種Cu基納米陣列復合鎳鉬氧化物電極材料及其制備方法與應用，以提高Cu基材料在電解水制氫領域的使用效果。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種Cu基納米陣列復合鎳鉬氧化物電極材料的制備方法，包括如下步驟：

S1、取銨源和堿源，加入去離子水配置成混合液A，將泡沫銅置于所述混合液A內，靜置反應，得到Cu(OH)₂/CF；

S2、取鎳源和鉬源，加入去離子水配置成混合液B，將所述Cu(OH)₂/CF置于所述混合液B內，于高壓反應釜內進行水熱反應，清洗、干燥后，得到Cu基納米陣列復合鎳鉬氧化物電極材料。

可選地，所述銨源包括亞硫酸銨、硫酸銨和過硫酸銨中的至少一種，所述堿源包括氫氧化鉀或氫氧化鈉，所述鎳源包括硫酸鎳、硝酸鎳和醋酸鎳中的至少一種，所述鉬源包括鉬酸鉀或鉬酸鈉。

可選地，所述混合液A中，所述銨源與所述堿源的質量比在1：25至1：2范圍內。

可選地，步驟S1所述靜置反應的條件包括反應溫度20℃至25℃范圍內、反應時間10min至40min范圍內。

可選地，步驟S1中所述泡沫銅經過預處理，所述預處理包括將所述泡沫銅依次在鹽酸溶液、無水乙醇和蒸餾水超聲處理，洗凈后晾干。

可選地，步驟S2中所述鎳源與所述鉬源的質量比在3：5至12：5范圍內。