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      一種三維立體結(jié)構(gòu)自支撐電極及其制備方法和應(yīng)用

      文檔序號:40276311發(fā)布日期:2024-12-11 13:10閱讀:來源:國知局

      技術(shù)特征:

      1.一種三維立體結(jié)構(gòu)自支撐電極,其特征是,電極包括以泡沫銅為基底層、使用循環(huán)伏安法進(jìn)行電化學(xué)刻蝕在其表面生成一層銅氧化物、隨后通過水熱法在刻蝕氧化銅層的泡沫銅上原位生長鈷鉬硼化物,最后在惰性氣體保護(hù)下焙燒得到鈷鉬硼化物電極;鈷鉬硼化物電極為納米線組成的海膽狀納米球結(jié)構(gòu)。

      2.如權(quán)利要求1所述的一種三維立體結(jié)構(gòu)自支撐電極,其特征是,基底層厚度為300μm~1mm;銅氧化物的擔(dān)載量在0.1mg/cm2-3?mg/cm2,鈷鉬硼化物電極的擔(dān)載量在10mg/cm2-60mg/cm2。

      3.如權(quán)利要求1所述的一種三維立體結(jié)構(gòu)自支撐電極,其特征是,鈷鉬硼化物電極為納米線組成的海膽狀納米球結(jié)構(gòu),其納米球其直徑在5μm~15mm,納米線的直徑在20nm~100nm。

      4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的一種三維立體結(jié)構(gòu)自支撐電極的制備方法,其特征是,包括:將泡沫銅在hcl溶液中超聲30min,先后用丙酮或無水乙醇、去離子水沖洗;用循環(huán)循環(huán)法對泡沫銅進(jìn)行電化學(xué)刻蝕,得到生長包含銅氫氧化物和氧化物的氧化銅層,記作cuo/cf;將鈷鹽、鉬鹽、硼酸與穩(wěn)定劑溶于去離子水中,加入刻蝕后泡沫銅,進(jìn)行水熱反應(yīng),得到電極a;將電極a放入管式爐并通入惰性氣體進(jìn)行煅燒,得到三維立體結(jié)構(gòu)自支撐電極coxmoybz@cuo/cf。

      5.如權(quán)利要求4所述的制備方法,其特征是,具體步驟如下:

      6.如權(quán)利要求5所述的制備方法,其特征是,所述步驟s2中的naoh或koh濃度為0.1-3m;循環(huán)伏安法中循環(huán)掃描的低電位為-3.0v~-1.2v,高電位為0.2v~1.2v,掃描速度是1mvs-1~100mv?s-1,掃描次數(shù)為1-50次,電解液koh的濃度為0.05m-1.7m,氧化銅層的擔(dān)載量在0.1mg/cm2-3?mg/cm2。

      7.如權(quán)利要求5所述的制備方法,其特征是,所述步驟s3中的鈷鹽為碳酸鈷、硫酸鈷、氯化鈷、硝酸鈷及醋酸鈷中的任一種或者兩種以上,鈷鹽的濃度為0.005m-2.0m。

      8.如權(quán)利要求5所述的制備方法,其特征是,所述步驟s3中的鉬鹽為鉬酸鈉、鉬酸鈷、鉬酸鎳、鉬酸猛、鉬酸鉍、鉬酸銨、鉬酸鎂、鉬酸鋅中的任一種或者兩種以上,鉬鹽的濃度為0.005m-1.0m,;所述水熱反應(yīng)中溫度為100℃-240℃,水熱時間為12-48h。

      9.如權(quán)利要求5所述的制備方法,其特征是,所述步驟s4中,煅燒過程中控制升溫速率2℃/min-5℃/min,煅燒溫度為200℃-800℃,煅燒時間為2-8h;x即co的摩爾百分比范圍為30-45%,y即mo的摩爾百分比范圍為30-45%,z即b的摩爾百分比范圍為5-40%。

      10.如權(quán)利要求5-9任一項(xiàng)制備的方法制備的電極在電解水析氫、析氧雙效電極、電解海水雙效電極、二氧化碳電還原反應(yīng)中作為陽極電極的應(yīng)用。


      技術(shù)總結(jié)
      本發(fā)明屬于電解水制氫技術(shù)領(lǐng)域,公開了一種三維立體結(jié)構(gòu)自支撐電極及其制備方法和應(yīng)用。該電極以泡沫銅為基底,循環(huán)伏安/水熱/焙燒三步法制備了三維立體結(jié)構(gòu)鈷鉬硼化物電極。該方法制備的電極應(yīng)用于堿性電解水反應(yīng)。其中鈷鉬硼化物電極為納米線組成的海膽狀納米球結(jié)構(gòu),納米球其直徑在5μm~15mm,納米線的直徑在20nm~100nm。本發(fā)明制備的電極無需集流體、Nafion、糖醇等額外的粘結(jié)劑,極大地提升了電極表面催化劑的利用率;電極的三維立體結(jié)構(gòu),能保證電解液的充分潤濕,有利于反應(yīng)物、產(chǎn)物的傳輸;各組分之間的協(xié)同作用和電極的三維分層多孔納米結(jié)構(gòu)可加速水的分解。該電極可用于制備電解水雙效電極、電解海水雙效電極、二氧化碳電還原反應(yīng)陽極電極。

      技術(shù)研發(fā)人員:鐘和香,孫云浩,潘立衛(wèi),張靜雯,張晶
      受保護(hù)的技術(shù)使用者:大連大學(xué)
      技術(shù)研發(fā)日:
      技術(shù)公布日:2024/12/10
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