[發明專利]一種析氫電極材料的制備方法與應用

在審

• 申請號: 202210448631.4
• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號: CN114807966A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 郜文玉;張立秋;劉立春;李貴彬;李義;程瓊;沈紅霞;李斌
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B11/093;C25D3/50;C25D3/54;C25D5/00;C25D9/08;C25D9/10
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 申龍華

本發明涉及一種析氫電極材料的制備方法及應用，屬于新能源材料技術領域。本發明通過將低濃度氯鉑酸(H₂PtCl₆)加入高濃度七鉬酸銨((NH₄)₆Mo₇O₂₄)溶液中，得到混合的電鍍液，利用恒電位或恒電流電沉積法，在室溫、導電基底上一步電化學共沉積即可得到高性能鉑摻雜氧化鉬電催化劑。該方法不僅實現了高效電解水析氫催化劑的快速、低成本合成，而且性能優異，顯著地降低成本，具有實用價值。

技術領域

本發明屬于新能源材料技術領域，涉及一種析氫電極材料，具體涉及一種高效電解水析氫電極材料的制備方法及應用。

背景技術

能源和環境是現代社會的兩個關鍵問題，是世界經濟和社會可持續發展的基礎。現今，能源供應主要依賴于煤炭、石油和天然氣等常規能源，這些能源不可再生，二氧化碳的排放導致溫室效應。為了解決這個問題，全球一直在尋求可再生和清潔的能源。自然界提供了各種可再生能源，如太陽能、風能、潮汐能、生物質能等。然而，由于區域性或季節性因素，這類能源不能持續供應。氫能源被認為是終極能源，效率高、無污染、用之不竭。電解水制氫是生產氫氣的一種方法。利用太陽能或風能等產生過剩的電力用于電解水制氫并存儲起來，可以實現連續使用，能量不間斷。電解水制氫的效率和成本依賴于催化劑的效率，電力的成本和催化劑制造的成本。

電解水制氫的催化劑以貴金屬鉑的效率最高，然而其貴金屬屬性導致原材料使用成本過高，納米鉑制造工藝復雜，經濟效益差。非貴金屬催化劑原材料成本較低，加工制造容易，但催化效果相對較差。因此，在綜合考慮催化劑成本與性能的基礎上，利用簡便方法將少量貴金屬負載于非貴金屬催化劑表面用于高效催化電解水制氫成為一種現實可行的方案。

發明內容

有鑒于此，本發明針對現有貴金屬鉑析氫催化劑成本高，非貴金屬氧化鉬析氫效果差等不足之處，提供一種高效電解水析氫電極材料的制備方法。

需要說明的是，本發明所述析氫電極材料通過將金屬鉑與非貴金屬氧化鉬結合不僅性能優異，還能顯著地降低成本，具有實用價值。

具體地，電催化水分解制氫(2H₂O+2e＝H₂+2OH^-)是氫氣制取的一種重要途徑，能夠提供高效率、可持續的綠色氫能源。貴金屬鉑電催化劑具有過電位低、催化活性好，穩定性高等諸多優點，是最好的催化劑之一。然而，地球上鉑資源的匱乏，導致其材料成本非常高，無法滿足當今社會的經濟需求，限制了實際應用。因此，開發低鉑含量電催化劑是大勢所趨，必然發展方向。在許多非貴金屬電催化劑中，具有不同化學計量比和混合氧化態的氧化鉬(MoO_3-x，0≤x≤1)具有良好的物理化學特性，具有一定的電催化水分解活性。

然而，氧化鉬的電催化活性仍然遠低于鉑納米材料。提高氧化鉬的電催化活性方法可以考慮摻雜少量其它金屬原子，以改善氧化鉬本身的催化活性不高的缺點。摻雜少量鉑可以降低純鉑使用量，從而降低成本，同時提高氧化鉬的催化活性，具有實際應用價值。

除材料成本外，合成成本也占據電催化劑的成本的一部分。許多基于鉑和氧化鉬的電催化劑的合成方法步驟繁多、需要高溫、耗用時間長，帶來額外的材料和時間成本。因此，利用簡易條件，快速制備高效率電催化劑是降低成本的一條重要途徑，具有實用意義。

本發明開發了一種微量鉑摻雜的氧化鉬電催化劑，具有合成快速、催化性能優異的特點，具有較高的實際應用價值。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種析氫電極材料的制備方法，所述方法具體包括如下步驟：