[發明專利]一種基于泡沫鎳自支撐聚合苯硼酸鹽的析氫析氧雙功能催化電極及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210613461.0
• 申請日: 2022-06-01
• 公開（公告）號: CN115198307A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 張小華;陳金華;唐杰;杜翠翠
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C25B11/095
• 分類號: C25B11/095;C25B11/061;C25B11/031;C25B1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于泡沫鎳自支撐聚合苯硼酸鹽的析氫析氧雙功能催化電極的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

1)泡沫鎳的預處理：首先，將泡沫鎳分別在丙酮溶液、乙醇和去離子水中超聲清洗15分鐘，將所得泡沫鎳收集備用。

2)電沉積有機苯硼酸聚合物膜：將有機苯硼酸化合物溶解在水溶液中，充分攪拌形成有機苯硼酸的均勻水溶液，作為電聚合的電解液。以處理后的泡沫鎳分別作為工作電極和為對電極，飽和甘汞電極為參比電極。采用電化學方法在泡沫鎳電極上原位電沉積有機苯硼酸聚合物膜PAB/NF。電沉積后，取出泡沫鎳用水沖洗干凈，真空干燥待用。

3)析氫析氧雙功能催化電極制備：將電沉積了有機苯硼酸聚合物膜的泡沫鎳裁剪適當尺寸浸在0.01％～0.05％的金屬鹽前驅體水溶液中，室溫下靜置6-24h進行吸附自組裝，取出泡沫鎳反復用去離子水沖洗，經干燥得到基于泡沫鎳自支撐聚合苯硼酸鹽的析氫析氧雙功能催化電極PAB-M/NF(M為Ru、Fe、Co或Ni)。

2.根據權利要求1所述的雙功能催化電極的制備方法，其特征在于：所述步驟2)中，有機苯硼酸化合物為4-氨基苯硼酸或3-氨基苯硼酸。

3.根據權利要求1所述的雙功能催化電極的制備方法，其特征在于：所述步驟2)中，水溶液為0.5～1M H₂SO₄或0.5～1M HNO₃或0.5～1M的KOH水溶液。

4.根據權利要求1所述的雙功能催化電極的制備方法，其特征在于：所述步驟2)中，有機苯硼酸的均勻水溶液濃度為0.01～0.5M。

5.根據權利要求1所述的雙功能催化劑制備方法，其特征在于：所述步驟2)中，電化學方法采用循環伏安法，循環電位范圍為-0.2～0.8V，循環5～50圈。

6.根據權利要求1所述的雙功能催化劑制備方法，其特征在于：所述步驟2)中，電化學方法采用恒電流法，電流密度為0.05～5mA cm^-2，聚合時間為5～30min。

7.根據權利要求1所述的雙功能催化劑制備方法，其特征在于：所述步驟2)中，電化學方法采用恒電位法，極化電位為0.2～0.8V，聚合時間為5～30min。

8.根據權利要求1所述的雙功能催化劑制備方法，其特征在于：所述步驟2)中，電化學方法采用脈沖電流法，電流密度為1～5mA cm^-2，通電時間與斷電時間1∶1，頻率10Hz，聚合時間為5～30min。

9.根據權利要求1所述的雙功能催化劑制備方法，其特征在于：所述步驟3)中，金屬鹽前驅體水溶液為氯化釕、氯化鎳、氯化鈷或氯化鐵或者對應的硫酸鹽、硝酸鹽水溶液。

10.一種如權利要求1～9任意一項所述的基于泡沫鎳自支撐聚合苯硼酸鹽的析氫析氧雙功能催化電極，其特征在于所述雙功能催化電極具有優異的HER和OER電催化性能和穩定性，可用作工業水電解槽的析氫析氧催化電極。