[发明专利]一种简单电沉积Co-Ce/NF电极材料及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种简单电沉积Co‑Ce/NF电极材料及其制备和应用，该制备方法包括以下步骤：(1)取钴源、铈源和氯化铵溶于去离子水，混合至溶液澄清，得到电沉积溶液；(2)在装有步骤(1)中的电沉积溶液的电沉积装置中，将泡沫镍作为工作电极连接，氯化银电极作参比电极，铂丝电极为对电极，经一步电沉积法后得到Co‑Ce/NF材料；(3)所得Co‑Ce/NF材料洗涤、烘干后，即得到目的产物Co‑Ce/NF电极材料。与现有技术相比，本发明合成的Co‑Ce/NF电极材料通过将稀土元素铈和钴形成合金产生协同作用，用稀土元素的活泼性改善了钴合金的电化学性能，且以泡沫镍作为载体增加了材料表面积，此外合成方法简便、能耗低，电化学性能优秀，有望应用于工业大规模生产。

技术领域

本发明属于氢能源技术领域，涉及一种简单电沉积Co-Ce/NF电极材料及其制备和应用。

背景技术

氢能目前被公认为是未来可替代化石燃料的可持续且最有前途的清洁能源。在碱性溶液中分解水是一种有效的方法，广泛用于制氢。近年来，为了获得低氢超电势和高催化效率的电极材料，已经做出了巨大的努力。通常，提出了Pt和其他贵金属作为氢析出反应(HER)的最佳电催化剂。然而，由于其稀缺性和高成本，限制了在大量工业氢生产中的广泛应用。因此，促进开发地球上富裕的新电极材料来替代贵金属电催化剂仍然是一项关键任务。根据火山图，镍在非贵金属中具有最高的电催化行为，因为氢结合能位于适当的位置。

金属合金化的协同作用可以有效增强析氢的电催化活性。由于镍基合金在碱性溶液中具有较高的电化学稳定性和合理的成本，长期以来一直被认为是最有潜力的候选材料。目前，将镍与其他合适的元素(例如Ni-Co，Ni-Mo，Ni-Cu，Ni-W，Ni-S，Ni-P等)合金化显示出作为碱性介质中阴极材料的HER催化性能得到改善。不幸的是，与贵金属相比，镍基合金仍表现出较差的电催化行为，包括高氢超电势和低电催化效率。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种简单电沉积Co-Ce/NF电极材料及其制备和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提出了一种简单电沉积Co-Ce/NF电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)取钴源、铈源和氯化铵溶于去离子水，混合至溶液澄清，得到电沉积溶液；

(2)在装有步骤(1)中的电沉积溶液的电沉积装置中，将泡沫镍作为工作电极连接，氯化银电极作参比电极，铂丝电极为对电极，经一步电沉积法后得到Co-Ce/NF材料；

(3)所得Co-Ce/NF材料洗涤、烘干后，即得到目的产物Co-Ce/NF电极材料。

进一步的，步骤(1)中，所述的钴源为所述的钴源为硝酸钴，所述的铈源为硝酸铈。

进一步的，步骤(1)中，钴源与铈源的摩尔比为1:(0.1-1)；

且钴源与铈源的总量与氯化铵、去离子水的添加量之比为1mmol:(2-5)mmol:(10-50)mL。

进一步的，步骤(2)中，所述的泡沫镍在作为工作电极使用前，还先在2.0-4.0M的酸性溶液中过夜，然后用超纯水清洗至中性，真空60-90℃下烘干24-48h。

进一步的，步骤(2)中，所述的泡沫镍的尺寸长×宽×厚为(10-20)mm×(2-6)mm×1mm。

进一步的，步骤(2)中，电沉积在室温下进行，电沉积过程中的扫描速度为20-200mV/s，扫描时间为30min-4h。

进一步的，步骤(3)中，洗涤过程具体为：采用去离子水和乙醇溶液交替洗涤，总洗涤次数不少于2次，不多于6次；

干燥条件具体为：干燥方式为真空干燥，干燥温度为60-90℃，干燥时间为12-24h。