[发明专利]一种催化剂析氢电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种催化剂析氢电极及其制备方法，所述析氢电极表面镀有催化剂，该催化剂由下列重量百分比的组分组成：铁30.7‑40.2、钼2.8‑8.2、硫1.8‑5.0，余量为镍及杂质。其制备方法，具体包括如下步骤：（1）电镀水溶液制备：将水溶性的镍源、铁源、钼源、硫源、络合剂和导电剂通过水溶，制得电镀水溶液；（2）电极施镀：以石墨板为阴极，导电基体为阳极；以第一步制得的电镀水溶液进行电镀，得到催化剂析氢电极。使用该方法制备出的催化剂析氢电极具有低成本、高效率等诸多优点。

技术领域

本发明涉及一种催化剂析氢电极及其制备方法，属于电极材料领域。

背景技术

电解水制氢过程通常包括两个电极半反应，分别为阳极的析氧反应和阴极的析氧反应。其中，阴极析氢反应动力学缓慢，需要较高的过电位，以克服反应的动力学势垒，此高过电位不可避免地带来较大的能量损耗，从而导致制氢成本的提升。

目前的制氢电极催化剂或选取极高成本的铂，或选取较低成本的过渡金属化合物，尤其是镍合金；但是镍合金的析氢过电位依然较高，为降低其高过电位，往往会利用较高成本的造孔或纳米化方式、较低成本的掺杂方式进行性能改善，然而，掺杂方式如专利号CN11359636 A所公开的“一种Mo-S/NF析氢材料及其制备方法与应用”水热法合成泡沫镍负载的Mo-S析氢材料，该发明制备的Mo-S析氢材料的原料成本低，制备方式简单，具有较低的Tafel斜率和析氢过电位，然而却存在着制备周期较长的不足。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供了一种低成本、高效率的析氢电极及其制备方法。

技术方案：本发明所述的一种催化剂析氢电极，所述析氢电极表面镀有催化剂，该催化剂由下列重量百分比的组分组成：铁30.7-40.2、钼2.8-8.2、硫1.8-5.0，余量为镍及杂质。

优选的，所述催化剂析氢电极表面呈现胞状结构。

本发明所述的一种催化剂电极的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）电镀水溶液制备：将水溶性的镍源、铁源、钼源、硫源、络合剂和导电剂通过水溶，制得电镀水溶液；

（2）电极施镀：以石墨板为阴极，导电基体为阳极；以第一步制得的电镀水溶液进行电镀，得到催化剂析氢电极。

优选地，所述电镀水溶液所包含的物质由下列组分组成（mol/L）：镍0.1-1.0、硫0.1-0.6、钼0.01-0.05、铁0.1-1.0、络合物0.1-0.7、导电剂1-10，余量为水。

优选地，所述络合物为水溶性柠檬酸盐中的一种或多种；所述导电剂包括碱金属无机盐和/或可溶性铵盐。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：（1）低成本：本发明方法制备的催化剂析氢电极的析氢过电位在10ma/ cm²的电流密度下为52mV，对比电沉积-碱洗-复沉积的方式得到了析氢催化材料224mV的过电位，降低了76.8%（2）高效率：电镀方式生产速度快且质量稳定，批量生产的可实现性强，对比水热法合成泡沫镍负载的Mo-S析氢材料，相同厚度的催化剂附着，所需时间降低了56.2%，同时制备的析氢电极的电化学性质良好，具有较高的生产效率。

附图说明

图1为析氢电极表面形貌SEM图。

具体实施方式

实施例1

（1）电极基体的预处理

将泡沫镍裁剪成10mm×10mm规格后置于无水乙醇中进行超声清洗10min；用去离子水冲洗干净后，再将泡沫镍浸泡在于稀盐酸中超声清洗10min；随后用去离子水冲洗干净，烘干备用。

（2）电镀水溶液制备