[发明专利]一种电催化产氧薄膜电极材料的制备方法及其制品和应用

说明书

本发明属于电极材料制备的技术领域，具体涉及一种电催化产氧薄膜电极材料的制备方法及其制品和应用。本发明采用液相外延生长法在泡沫镍上生长普鲁士蓝类似物薄膜，然后在空气中煅烧进行氧化处理得到氧化物薄膜。该方法具有合成速度快、制备效率高、薄膜面积可控、薄膜厚度可控、环保、成本低、以及操作简单等优点，为其大规模的制备提供了一种便捷的方法。本发明所制备的电催化产氧薄膜电极材料可以直接用于电催化产氧的工作电极，导电性较好，此外还改善了现有技术中在电催化产氧领域，玻碳电极作为集流体性能差，电极材料表面活性物质附着力差、易脱落等问题，使其在电催化产氧(OER)领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于电极材料制备的技术领域，具体涉及一种电催化产氧薄膜电极材料的制备方法及其制品和应用。

背景技术

经济的快速发展对于能源的需求越来越大，传统化石燃料的储量有限，且大量消耗化石燃料导致的环境问题日益严重，因此开发清洁，高效的能源材料显得尤为重要。氢气是一种储量丰富，清洁高效，可持续利用的能源材料，电解水制备氢气是氢气的一个重要来源，而电解水的阳极半反应，产氧反应(OER)往往需要克服较高的过电位，消耗较高的能量，因此开发高效，廉价，高稳定性的OER催化剂是目前科学家关注的热点问题之一。

研究表明，贵金属氧化物，如二氧化钌和二氧化铱是高效的OER催化剂，但是因其价格昂贵，储量有限制约了其实际应用。目前一些粉体的过渡金属氧化物，硫化物，磷化物被广泛研究，但是大部分研究都是基于负载在玻碳电极上进行的，还不能满足实际应用的要求。

因此，目前迫切需要一种简单，经济，可大规模制备的电催化产氧电极的制备方法，使得制备的电极材料既具有较低的成本又可以应用于催化实际电解水中的产氧半反应。

发明内容

本发明的目的旨在一方面降低制备电催化产氧材料的成本，另一方面提供一种高效且稳定的氧化物薄膜电极及其制备方法和用途。本发明采用液相外延生长法将普鲁士蓝类似物(Prussian Blue Analogues，简称“PBAs”)生长在泡沫镍上，再采用高温煅烧进行氧化处理的方法，将其中的普鲁士蓝类似物转变成金属氧化物，由此制备的氧化物薄膜材料电极可以直接用于电催化产氧的工作电极。该方法能够制备均匀致密的PBAs薄膜前驱体，经过热处理以后形成的氧化物薄膜仍然能够附着在泡沫镍基底上，且具有高效的产氧反应(OER)催化性能。

本发明采用的技术方案如下：

一种电催化产氧薄膜电极材料的制备方法，包括：

1)采用液相外延生长法在泡沫镍上生长普鲁士蓝类似物(PBAs)薄膜；

2)将步骤1)中得到的材料高温煅烧，得到所述电催化产氧薄膜电极材料，该材料包括泡沫镍和附着于泡沫镍上的金属氧化物薄膜。

根据本发明，所述金属氧化物薄膜的主要成分为MM’₂O₄，其中，M选自二价金属离子，M’选自三价金属离子。