[发明专利]电催化材料的制备方法、电催化材料及其应用

说明书

本发明涉及一种电催化材料的制备方法，电催化材料及其应用，制备方法包括：利用水热反应制备镍钴氢氧化物；将镍钴氢氧化物与硒粉于氩气中退火，得到硒掺杂钴酸镍；将硒掺杂钴酸镍与次磷酸钠于氩气中退火，得到电催化材料；本制备方法制备得到无定形硒、磷双掺杂钴酸镍材料，该材料具有三维无定形结构，大幅度增加了活性位点且有利于活性位点的暴露，在碱性电解液中电解水的HER以及OER反应中均具有较好的活性，同时作为阴阳极催化剂全解水，驱动电解槽产生10mA/cm²的电流密度仅需要1.54V的电压。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，尤其涉及一种电催化材料的制备方法、电催化材料及其应用。

背景技术

能源危机和环境污染是当今人类生存和发展面临的严峻问题，因此近年来寻求新型能源以解决该问题正日益受到各国能源开发和环境治理研究者的普遍关注。风能、太阳能、氢能等清洁能源的推广和使用对于未来的可持续发展和保持生态环境的平衡至关重要。其中风能和太阳能不易储存及运输,且具有间歇性特点，氢能因此成为目前最理想的清洁能源。

电催化分解水产氢技术效率高且能够持续工作，被认为是最有前景最高效的缓解能源危机和环境污染的制氢途径。因此设计并开发高效电催化材料对缓解能源危机具有重大意义，目前电催化材料在碱性电解液中析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)和析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)中的活性较低，导致目前电解技术效率相对较低。

发明内容

本申请提供一种用于电催化材料的制备方法、电催化材料及其应用，用以解决现有技术中电催化材料在HER和OER反应中活性低导致电解水效率低的技术问题。

本申请第一方面提供一种电催化材料的制备方法，方法包括：

利用水热反应制备镍钴氢氧化物；

将所述镍钴氢氧化物与硒粉于氩气中退火，得到硒掺杂钴酸镍；

将所述硒掺杂钴酸镍与次磷酸钠于氩气中退火，得到所述电催化材料。

进一步地，所述利用水热反应制备镍钴氢氧化物包括：

将可溶性镍盐、可溶性钴盐、氟化铵以及六亚甲基四胺按照摩尔比5:10:20:2的比例溶解于溶剂中，得到第一溶液，所述溶剂为乙醇与水体积比1:1的混合溶液；

将所述第一溶液保持140℃加热8h，冷却至室温后经水洗、醇洗及干燥后得到所述镍钴氢氧化物。

进一步地，所述将所述镍钴氢氧化物与硒粉于氩气中退火，得到硒掺杂钴酸镍包括：

将所述镍钴氢氧化物与硒粉混合后于氩气环境中保持400℃加热2h，得到所述硒掺杂钴酸镍。

进一步地，所述将所述硒掺杂钴酸镍与次磷酸钠于氩气中退火，得到所述电催化材料包括：

将所述硒掺杂钴酸镍与次磷酸钠混合后于氩气环境中保持400℃加热15～90min，得到所述电催化材料。

优选地，所述硒掺杂钴酸镍与次磷酸钠于氩气中加热时间为30min。

本申请第二方面提供一种电催化材料，所述电催化材料为按照第一方面提供的任意一种电催化材料的制备方法制得。

进一步地，所述电催化材料中钴的质量占比为18.13～23.68％，镍的质量占比为4.57～11.28％，氧的质量占比为41～53.95％，硒的质量占比为2.76～4.95％，磷的质量占比为5.35～8.2％。

进一步地，所述电催化材料为片状结构。

本申请第三方面提供了第二方面所述的任意一种电催化材料在电解水中的应用。