一种多孔镍基钌氧化物复合析氢电极的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103422116A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103422116103422116A(43)申请公布日2013.12.04(21)申请号201310355681.9(22)申请日2013.08.15(71)申请人重庆大学地址400044重庆市沙坪坝区沙正街174号重庆大学(72)发明人魏子栋熊昆陈四国夏美荣李莉张莉高媛丁炜(51)Int.Cl.C25B11/08(2006.01)C25C5/02(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书5页说明书5页附图2页附图2页(54)发明名称一种多孔镍基钌氧化物复合析氢电极的制备方法(57)摘要本发明提供一种多孔镍基钌氧化物复合析氢电极的制备方法，属于电解制氢技术领域。本发明首先利用阴极析氢反应产生的气泡作为模板剂，在镍基表面构筑镍有序多孔结构，增大电极的比表面积，促进后续分散钌氧化物活性物种；然后将钌沉积在多孔镍基前驱体电极上，再放入马弗炉中进行退火处理，形成多孔镍基钌氧化物复合电极，增强了催化层与基底之间的相互作用力，且孔道依然开放，从而使电极在反应过程中产生的氢气及时扩散离开电极，防止催化层在析氢过程中发生脱落现象，使电极表现出较高的析氢催化活性和稳定性。本发明方法简单易行，操作安全，生产成本低廉，适用于氯碱工业、电解水制氢中高电流密度条件下的电解反应。CN103422116ACN103426ACN103422116A权利要求书1/2页1.一种多孔镍基钌氧化物复合析氢电极的制备方法，其具体方法步骤包括：（1）、Ni基底的预处理首先将Ni基底放入碱液中超声震荡15分钟进行化学除油，其中碱液为45g/L硫酸钠、45g/L碳酸钠和45g/L氯化钠的混合水溶液，然后放入无水乙醇中超声处理15分钟，最后用去离子水冲洗干净待用；（2）、电沉积制备多孔镍基前驱体电极采用两电极体系，以步骤（1）处理好的Ni基底为工作电极，Ni板为对电极，以含有20～60g/L氯化镍和30～120g/L氯化铵的水溶液为电解液，电沉积温度为20～60℃，在0.5～2.0A/cm2的电流密度下沉积60～600秒，利用阴极析氢反应产生的氢气为模板，原位形成多孔镍基前驱体电极；（3）、电沉积制备多孔镍基钌氧化物复合电极采用三电极体系，以步骤（2）制备的多孔镍为工作电极，铂片为辅助电极，Ag/AgCl为参比电极，以含有2.0～10.0mmol/L三氯化钌，2.0～10.0mmol/L氨基乙酸和0.05～0.5mol/L硝酸钠的水溶液为电解液，在0.4～1.0V电位下沉积900～3600秒；然后在空气气氛下200～400℃烧结1～4小时，形成多孔镍基钌氧化物复合电极。2.按照权利要求1所述的一种多孔镍基钌氧化物复合析氢电极的制备方法，其特征在于步骤（1）所述的Ni基底为Ni片或泡沫Ni的其中之一。3.按照权利要求1所述的一种多孔镍基钌氧化物复合析氢电极的制备方法，其特征在于具体制备方法的步骤（2）～（3）：（2）、电沉积制备多孔镍基前驱体电极采用两电极体系，以步骤（1）处理好的Ni片为工作电极，Ni板为对电极，以含有30g/L氯化镍和120g/L氯化铵的水溶液为电解液，电沉积温度为20℃，在2.0A/cm2的电流密度下沉积100秒，利用阴极析氢反应产生的氢气为模板，原位形成多孔镍基前驱体电极；（3）、电沉积制备多孔镍基钌氧化物复合电极采用三电极体系，以步骤（2）制备的多孔镍为工作电极，铂片为辅助电极，Ag/AgCl为参比电极，以含有5.0mmol/L三氯化钌，5.0mmol/L氨基乙酸和0.1mol/L硝酸钠的水溶液为电解液，在0.8V电位下沉积1800秒；然后在空气气氛下300℃烧结2小时，形成多孔镍基钌氧化物复合电极。4.按照权利要求1所述的一种多孔镍基钌氧化物复合析氢电极的制备方法，其特征在于具体制备方法的步骤（2）～（3）：（2）、电沉积制备多孔镍基前驱体电极采用两电极体系，以步骤（1）处理好的泡沫Ni为工作电极，Ni板为对电极，以含有30g/L氯化镍和120g/L氯化铵的水溶液为电解液，电沉积温度为30℃，在2.0A/cm2的电流密度下沉积300秒，利用阴极析氢反应产生的氢气为模板，原位形成多孔泡沫镍基前驱体电极；（3）、电沉积制备多孔泡沫镍基钌氧化物复合电极采用三电极体系，以步骤（2）制备的多孔泡沫镍为工作电极，铂片为辅助电极，Ag/AgCl为参比电极，以含有2.0mmol/L三氯化钌，2.0mmol/L氨基乙酸和0.2mol/L硝酸钠的水溶液为电解液，在0.8V电位下沉积1800秒；然后在空气气氛下300℃烧结2小时，形成多孔泡沫镍基钌氧化物复合电极。2CN103422116A权利要求书2/2页5.按照权利要求1所述的一种