[發明專利]一種鈦基鉑-鎳電極材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202310530657.8
• 申請日: 2023-05-10
• 公開（公告）號: CN116516403A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 葉小琴;王朔;裴洛偉;王力萍;葉章穎
• 申請（專利權）人: 浙江奕湃科技有限公司
• 主分類號: C25B11/091
• 分類號: C25B11/091;C25B1/30;C25B11/063;C25D11/26
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 杜娟

本發明屬于電極材料技術領域，提供了一種鈦基鉑?鎳電極材料及其制備方法和應用。該方法包含下列步驟：將鈦片在氟化銨溶液中順次進行第一陽極氧化和第二陽極氧化，得到氧化后的鈦片；將氧化后的鈦片進行煅燒，得到含有二氧化鈦層的鈦片；將含有二氧化鈦層的鈦片在鉑基電解液中進行電沉積，得到鈦基鉑?鎳電極材料。本發明制備的鈦基鉑?鎳電極材料有效地降低了Pt基貴金屬的使用量，在中性條件下能夠保持高活性和穩定性在線生成過氧化氫；其陰極電流密度效率達到76.40％，陽極電流密度效率達到70.23％，雙電容值為1.33mF·cmsupgt;?2/supgt;，是不經過陽極氧化得到的鈦基鉑?鎳電極材料雙電容值的4.2倍，具有很好的產業化應用前景。

技術領域

本發明涉及電極材料技術領域，尤其涉及一種鈦基鉑-鎳電極材料及其制備方法和應用。

背景技術

過氧化氫(H₂O₂)作為一種綠色燃料和氧化劑，近年來在能源和環境相關領域受到廣泛關注。當前，H₂O₂的工業合成方法涉及一種能源密集型的蒽醌氧化還原工藝。盡管這一過程能夠產生大量高濃度的H₂O₂，但同時需要復雜的大型設備，且會產生大量的廢物。此外，在大多數情況下，H₂O₂的使用濃度較低，通常9wt％。相對于蒽醌氧化還原工藝，具有顯著2電子(2e^-)途徑的電化學氧化還原反應(ORR)被認為是在線生成H₂O₂的“綠色”途徑。該過程通過輸入H₂O、可再生電力和空氣中的O₂，在沒有任何化學廢物輸出的情況下生產H₂O₂。然而，在反應過程中，O₂可能通過四電子(4e^-)ORR途徑(O₂+4H⁺+4e^-→2H₂O)被還原為H₂O，又或者發生其它副反應，從而降低H₂O₂的生產效率。因此，設計一種理想的在線合成H₂O₂的催化劑具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在問題，提供一種鈦基鉑-鎳電極材料及其制備方法和應用。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種鈦基鉑-鎳電極材料的制備方法，包含下列步驟：

(1)將鈦片在氟化銨溶液中順次進行第一陽極氧化和第二陽極氧化，得到氧化后的鈦片；

(2)將氧化后的鈦片進行煅燒，得到含有二氧化鈦層的鈦片；

(3)將含有二氧化鈦層的鈦片在鉑基電解液中進行電沉積，得到所述的鈦基鉑-鎳電極材料。

作為優選，步驟(1)所述氟化銨溶液的溶劑包含乙二醇和水；

所述氟化銨、乙二醇和水的質量體積比為1～10g：100～1000mL：5～100mL。

作為優選，步驟(1)所述第一陽極氧化的電壓為10～50V，時間為10～100min；所述第二陽極氧化的電壓為10～50V，時間為10～120min。

作為優選，步驟(2)所述煅燒的溫度為300～550℃，時間為20～240min。

作為優選，步驟(3)所述鉑基電解液包含鉑鹽、季銨鹽和氫鍵供體；所述鉑鹽為氯鉑酸鉀、氯亞鉑酸鉀、乙酰丙酮鉑和氯鉑酸中的一種或幾種；所述季銨鹽為氯化膽堿、四甲基氯化銨和氯化芐基三乙基銨中的一種或幾種；所述氫鍵供體為乙二醇和/或丙三醇。