[發明專利]一種氯化血紅素嵌入錳鐵氧化物電極及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202310337923.5
• 申請日: 2023-03-31
• 公開（公告）號: CN116479503A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 譚思靜;陳鎧垚;黃妍;董臣艷;盧婷華;嚴智浩;李紅
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: C25D15/00
• 分類號: C25D15/00;C25D11/02;C25D5/54;C25D3/20;C25D3/54;C25B1/02;C25B11/065;C25B11/095
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 余勝茂

本發明屬于電催化材料合成技術領域，公開了一種氯化血紅素嵌入錳鐵氧化物電極及其制備方法和應用。以硫酸鈉溶液作為支持電解質，加入硫酸錳、硫酸亞鐵及氯化血紅素配制成電鍍液，將石墨基體浸入電鍍液作為工作電極，鈦片作為對電極，飽和甘汞電極作為參比電極，構建三電極體系，采用連續循環伏安法，通過多次陰極沉積與陽極氧化使得錳鐵氧化物沉積在基體表面，且在不斷地循環過程中，氯化血紅素也隨之吸附嵌入錳鐵氧化物中，得到氯化血紅素嵌入錳鐵氧化物電極。該方法可以實現金屬氧化物與配合物的復合，同時在循環的過程中達到了材料活化的作用所得電極具有良好的生物相容性與穩定性，并且可以實現在中性條件下催化氧化抗壞血酸促進產氫的應用。

技術領域

本發明屬于電催化材料合成技術領域，具體涉及一種氯化血紅素嵌入錳鐵氧化物電極及其制備方法和應用。

背景技術

以錳、鐵氧化物或氫氧化物作為電極材料，目前主要的制備方法有電化學沉積法、水熱法、溶劑熱法、真空濺射法、溶膠凝膠法等。其中水熱法、溶劑熱法、溶膠凝膠法通常需要先制備得到前驅體，然后高溫焙燒得到錳鐵氧化物，制備方法操作較為復雜；真空濺射法需使用專門儀器設備，成本較高。電化學沉積方法操作簡便，成本較低，得到的金屬氧化物分布均勻，附著力強。在已有研究中，經常采用電化學沉積法制備錳鐵氧化物電極，但在沉積過程中引入氯化血紅素的研究幾乎沒有。

在已有研究中，錳鐵等過渡金屬氧化物通常用來作為超級電容器電極材料或用來代替傳統貴金屬材料作為催化劑使用。作為催化劑電解水制氫也是該電極材料目前常見的用途，但較少有研究者使用過渡金屬氧化物催化劑通過催化氧化抗壞血酸來促進產氫。

發明內容

為了解決上述現有技術中存在的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種氯化血紅素嵌入錳鐵氧化物電極的制備方法；該方法采用連續循環伏安法制備金屬氧化物電極，創新性的引入氯化血紅素，在連續的氧化還原過程中，氯化血紅素嵌入沉積的錳鐵氧化物中，三者緊密結合形成氯化血紅素錳鐵氧化物復合電極；通過嵌入氯化血紅素優化錳鐵氧化物電極性能，同時實現高效催化氧化抗壞血酸促進產氫的應用。

本發明的另一目的在于提供一種上述制備方法制備得到的氯化血紅素嵌入錳鐵氧化物電極。

本發明的再一目的在于提供一種上述氯化血紅素嵌入錳鐵氧化物電極的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種氯化血紅素嵌入錳鐵氧化物電極的制備方法，包括以下步驟：

(1)以濃度為0.1mol/L的硫酸鈉溶液作為支持電解質，加入硫酸錳、硫酸亞鐵及氯化血紅素配制成電鍍液，其中硫酸錳與硫酸亞鐵在電鍍液中的濃度均為0.001～0.01mol/L，氯化血紅素在電鍍液中的濃度為0.03～0.1mmol/L；

(2)將石墨基體浸入電鍍液中作為工作電極，鈦片作為對電極，飽和甘汞電極(SCE)作為參比電極，構建三電極體系，控制電沉積的溫度范圍為15～30℃，采用連續循環伏安法，通過多次陰極沉積與陽極氧化使得錳鐵氧化物沉積在石墨基體表面，且在不斷地循環過程中，氯化血紅素也隨之吸附嵌入錳鐵氧化物中，形成了金屬氧化物與配合物的復合電極；

(3)將步驟(2)制備的金屬氧化物與配合物的復合電極，進行恒溫干燥處理，得到氯化血紅素嵌入錳鐵氧化物電極。

步驟(1)所述電鍍液中錳鐵摩爾比為1：1。

步驟(2)所述石墨基體的參與沉積的表面尺寸為0.5～5cm²；為控制反應面積，其余浸入溶液部分均用絕緣膠包覆。

步驟(2)所述循環伏安法沉積電位區間為-0.8～1.4V(vs.SCE)，沉積圈數為5～40圈，掃速為0.05V?s^-1。

步驟(3)所述恒溫干燥的溫度為30～50℃。