[发明专利]一种活性电解水电极及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种电解水材料，其特征在于，所述电解水材料以泡沫金属为导电基底，所述导电基底表面沉积有合金催化材料；所述合金催化材料为非晶态合金。

2.根据权利要求1所述的电解水材料，其特征在于，所述泡沫金属为泡沫铜、泡沫镍、泡沫钛或泡沫合金中的至少一种，泡沫金属的孔径为50～700PPI，厚度为1～20mm；所述非晶态合金为钴基、镍基、钼基或铁基合金。

3.根据权利要求2所述的电解水材料，其特征在于，所述非晶态合金为非晶态镍钴合金、非晶态镍铁合金、非晶态镍钼合金、非晶态钴铁合金、非晶态钴钼合金、非晶态钼铁合金、非晶态镍铁磷合金、非晶体镍铁硫合金、非晶态镍铁氮合金、非晶态镍钴硫合金、非晶态镍钴磷合金、非晶体镍钴氮合金、非晶态镍钼磷合金、非晶态镍钼硫合金、非晶态镍钼氮合金、非晶体钴铁磷合金、非晶态钴铁硫合金、非晶态钴铁氮合金、非晶态钴钼磷合金、非晶态钴钼硫合金、非晶态钴钼氮合金、非晶态钼铁磷合金、非晶态钼铁硫合金、非晶态钼铁氮合金中的一种或多种。

4.一种权利要求1-3所述电解水材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将泡沫金属基底依次置于超纯水、丙酮、超纯水、稀盐酸、超纯水、无水乙醇、超纯水中分别超声10～30min，随后于50～70℃下真空干燥1～12h，得到表面洁净的基底材料；

(2)将电镀液前驱体溶解于溶剂中，超声分散30～90min，得到电镀液；所述溶剂为乙醇、水、二甲基亚砜或酒石酸中的一种或几种；

(3)将表面洁净的基底材料置于电镀液中，在电镀系统中进行电镀；

(4)将电镀后所得材料置于超纯水中超声10～30min洗涤，随后在50～70℃下真空干燥1～12h，密封保存。

5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，稀盐酸浓度为1～5mol·L^-1；超纯水电阻为18.2MΩ·cm。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，电镀液前驱体为硫酸钴、氯化钴、醋酸钴、硫酸镍、硫酸铜、氯化镍、硫酸铁、钼酸钠、钼酸铵、柠檬酸钠、硫酸钠、硫酸钾、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、次磷酸二氢钠、氨水、氢氧化钠或稀硫酸中的至少一种；所述电镀液前驱体总摩尔浓度为0.01～20mol·L^-1。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，电镀系统为二电极体系或三电极体系；所述二电极体系中，工作阴极为泡沫金属基底，对电极包括碳板、金属镍、金属铜或金属钛中的一种；所述三电极体系中，工作阴极为泡沫金属基底，对电极包括碳板、金属镍、金属铜或金属钛中的一种，参比电极包括饱和甘汞、汞-氧化铬或银-氯化银电极中的一种；

所述电镀为恒电流电镀、恒电流脉冲电镀、恒电位电镀或恒电位脉冲电镀中的一种；电镀施加电流密度为0.001～5A·cm^-2；电镀施加电压为0.001～10V；电镀温度为25～100℃；电镀时间为0～720min；

采用恒电流脉冲电镀或恒电位脉冲电镀时，时间占空比为1:1～1:500(秒)，循环周期500-1000个；

电镀过程中对电镀液进行磁力搅拌，搅拌速度为100～1200rpm。

8.一种权利要求1-3所述电解水材料作为整体式活性催化电极在碱性、中性电解水阴极析氢反应中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，碱性析氢电解质为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或碳酸钠溶液中的一种或几种；中性析氢电解质为纯水溶液、硫酸钠溶液、硫酸钾溶液、磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液或硫酸氢二钾-磷酸二氢钾缓冲溶液中的一种或几种。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，电解水阴极析氢反应中电流密度为0.001～10A·cm^-2，优选电流密度为0.001～5A·cm^-2。