复合电极材料及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115928141A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211603008.8(22)申请日2022.12.13(71)申请人澳门大学地址中国澳门氹仔大学大马路(72)发明人许冠南王凯熙(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463专利代理师覃蛟(51)Int.Cl.C25B11/093(2021.01)C25B11/061(2021.01)C25B11/031(2021.01)C25B1/04(2021.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称复合电极材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种复合电极材料及其制备方法和应用，该电极材料包括泡沫镍基底以及负载于泡沫镍基底上的由铂和氧化镍构成的异质结纳米片。通过在泡沫镍基底上形成铂与氧化镍的异质结纳米片，可构成自支持的电极，不仅保证电极的机械完整性，同时，铂与氧化镍的异质结纳米片使得该复合电极材料具有丰富的活性位点，铂与氧化镍可共同促进电催化产氢动力学，进而使得该复合电极材料可以用于安培级电流密度下电催化产氢，并且具有较好的稳定性。此外，该复合电极材料的制备方法工艺简单，操作简便，铂的载量少，质量活性高，所得材料性能优于商用催化剂，适于大规模应用。CN115928141ACN115928141A权利要求书1/1页1.一种复合电极材料，其特征在于，其包括泡沫镍基底以及负载于所述泡沫镍基底上的异质结纳米片，所述异质结纳米片由铂和氧化镍构成。2.根据权利要求1所述的复合电极材料，其特征在于，所述异质结纳米片为多个铂纳米粒子负载于氧化镍纳米片上；优选地，所述复合电极材料表面具有三维类平行的沟槽结构；优选地，所述复合电极材料的铂的负载量为20μg/cm2‑100μg/cm2。3.根据权利要求2所述的复合电极材料，其特征在于，所述铂纳米粒子的粒径为3‑8nm。4.如权利要求1～3任一项所述的复合电极材料的制备方法，其特征在于，其包括：在泡沫镍基底表面负载所述异质结纳米片。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述异质结纳米片在所述泡沫镍基底表面原位反应形成。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述原位反应为将硼氢化钠处理后的泡沫镍基底与氯铂酸在溶液体系中进行反应；优选地，硼氢化钠处理的所述泡沫镍基底的制备包括：将泡沫镍基底置于硼氢化钠溶液中进行搅拌，更优选地，所述硼氢化钠溶液浓度为5～40mg/mL，混合时间为5～60min。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述原位反应包括：将经过硼氢化钠处理的所述泡沫镍基底浸泡于氯铂酸溶液中进行反应；优选地，所述氯铂酸溶液的浓度为1～20mmol/L，反应时间为5～60min。8.根据权利要求4～7任一项所述的制备方法，其特征在于，在负载所述异质结纳米片之前，对所述泡沫镍基底进行清洗，优选地，将泡沫镍基底分别在酮、醇和水中进行超声处理；优选地，在泡沫镍基底表面负载所述异质结纳米片后，将获得的复合材料分别用水和醇洗涤。9.如权利要求1～3任一项所述的复合电极材料在电催化产氢中作为工作电极的应用。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述电催化产氢在碱性条件的安培级电流密度下进行。2CN115928141A说明书1/6页复合电极材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及电极材料技术领域，具体而言，涉及一种复合电极材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]碳中和战略正在加速世界能源格局从化石能源向清洁能源转变。氢气由于其高能量密度和环境友好的特点，被认为是最有潜力替代化石燃料的可再生能源。目前，工业制氢主要来自甲烷转化和煤气化，导致大量的碳排放。碱性水裂解制氢是一种很有前景的大规模制氢技术，与酸性条件下电解水相比，其操作安全性更高并且更具成本效益。众所周知，铂基电催化剂是析氢反应的基准催化剂。然而，在碱性介质中，铂的Volmer过程动力学不足，使其表现出比在酸性介质中低两个数量级的反应活性。此外，铂的高成本和较差的稳定性进一步阻碍了其大规模应用。因此，现有技术缺乏在碱性介质中同时具有高质量活性和优良的电化学耐久性的Pt基电催化剂。[0003]鉴于此，特提出本发明。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种复合电极材料及其制备方法和应用，以改善上述技术问题。[0005]本发明是这样实现的：[0006]第一方面，本发明提供了一种复合电极材料，其包括泡沫镍基底以及负载于泡沫镍基底上的异质结纳米片，异质结纳米片由铂和氧化镍构成。[0007]可选地，异质结纳米片为多个铂纳米粒子负载于氧化镍纳米片上。[0008]可选地，复合电极材料表面具有三维类平行的沟槽结构；[0009]可选地，复合电极材