自支撐的過渡金屬-磷合金催化劑。所述的過渡金屬導(dǎo)電基底優(yōu)選為鎳網(wǎng)、鎳箱、銅網(wǎng)、銅 箱、不銹鋼網(wǎng)、不銹鋼箱、鎳鐵網(wǎng)、鈷箱、鈦片、鈦網(wǎng)、鉬箱或鎢箱。
[0028] 本發(fā)明還提供上述方法制備得到的自支撐過渡金屬-磷合金催化劑。
[0029] 本發(fā)明還提供上述自支撐過渡金屬_磷合金催化劑在電解池方面的應(yīng)用，將上述 自支撐過渡金屬-磷合金催化劑作為陰極、陽極或陰陽級組裝成全電池，利用CHI660D型電 化學(xué)工作站測試該電極在堿性電解液中的電催化析氫析氧性能。
[0030] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0031] 實施例1
[0032] 稱取0. 1摩硫酸鎳、0. 3摩次磷酸鈉和0. 1摩乙酸鈉的水溶液混合，得到電解液； 將鎳網(wǎng)用稀鹽酸、乙醇、去離子清洗，然后加入上述溶液中，以鎳網(wǎng)作為工作電極、石墨片為 對極、飽和甘汞為參比電極利用電化學(xué)工作站（CHI660D)在在25°C條件下0. 01安/厘米2 的恒電流下反應(yīng)〇. 1小時，在鎳網(wǎng)上得到鎳-磷合金顆粒。
[0033] 圖1為實施例1制備得到的鎳-磷合金顆粒的掃面電鏡照片圖，其中圖a為50 微米標(biāo)尺下的掃描電鏡照片，圖b是500納米標(biāo)尺下的掃描電鏡照片，該圖顯示了鎳網(wǎng)被 鎳-磷合金顆粒完全覆蓋，其大小為10~50納米，厚度為1. 3微米。圖2為實施例1制 備得到的鎳-磷合金顆粒在堿性條件下的（1摩爾氫氧化鉀，PH= 14)極化曲線圖，該圖說 明本實施例1得到的鎳-磷合金顆粒催化劑與具有很好的析氫性能，當(dāng)j=IOmAcm2時 鎳-磷合金顆粒電極相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極時的電位是1. 67伏。
[0034] 實施例2
[0035] 稱取0. 05摩硝酸鎳、0. 2摩檸檬酸鈉、0. 2摩次磷酸鈉和0. 5摩硫酸銨的水溶液混 合，得到電解液；將銅網(wǎng)用稀鹽酸、乙醇、去離子清洗，然后加入上述混合溶液中，以銅網(wǎng)作 為工作電極、石墨片為對極、飽和甘汞為參比電極利用電化學(xué)工作站（CHI660D)在25°C條 件下0. 01安/厘米2的恒電流下反應(yīng)1小時，在銅網(wǎng)上得到鎳-磷合金顆粒。
[0036] 圖3為實施例2制備得到的鎳-磷合金顆粒的掃面電鏡照片圖，其中圖a為20 微米標(biāo)尺下的掃描電鏡照片，圖b是500納米標(biāo)尺下的掃描電鏡照片，該圖顯示了銅網(wǎng)被 鎳-磷合金顆粒完全覆蓋。將實施例2得到的鎳-磷合金顆粒進(jìn)行析氫性能測試，當(dāng)j= IOmAcm2時鎳-磷合金催化劑電極相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極時的電位是1. 68伏（圖4)。
[0037] 實施例3
[0038] 稱取0. 1摩硫酸鈷、0. 2摩檸檬酸鈉、0. 2摩次磷酸鈉和0. 5摩硫酸銨的水溶液混 合，得到電解液；將鎳網(wǎng)用稀鹽酸、乙醇、去離子清洗，然后加入上述混合溶液中，以鎳網(wǎng)作 為工作電極、石墨片為對極、飽和甘汞為參比電極利用電化學(xué)工作站（CHI660D)在10°C條 件下0. 01安/厘米2的恒電流下反應(yīng)4小時，在鎳網(wǎng)上得到鈷-磷合金顆粒催化劑。
[0039] 將實施例3得到的鈷-磷合金顆粒進(jìn)行析氫性能測試，當(dāng)j = IOmA cm 2時鈷-磷 合金電極相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極時的電位是1. 69伏。
[0040] 實施例4
[0041] 稱取0. 1摩硫酸鈷、0. 2摩檸檬酸鈉、0. 2摩次磷酸鈉和0. 5摩氯化銨的水溶液混 合，得到電解液；將鈦網(wǎng)用稀鹽酸、乙醇、去離子清洗，然后加入上述混合溶液中，以鈦網(wǎng)作 為工作電極、石墨片為對極、飽和甘汞為參比電極利用電化學(xué)工作站（CHI660D)在25°C條 件下0. 01安/厘米2的恒電流下反應(yīng)2小時，在鈦網(wǎng)上得到鈷-磷合金顆粒催化劑。
[0042] 將實施例4得到的鈷-磷合金顆粒進(jìn)行析氫性能測試，當(dāng)j = IOmA cm 2時鈷-磷 合金顆粒電極相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極時的電位是1. 68伏。
[0043] 實施例5
[0044] 稱取0. 15摩硫酸鎳、0. 02摩鉬酸銨、0. 25摩次磷酸鈉和0. 3摩檸檬酸鈉，得到電 解液；將鎳網(wǎng)用稀鹽酸、乙醇、去離子清洗，然后加入上述混合溶液中，以鎳網(wǎng)作為工作電 極、石墨片為對極、飽和甘汞為參比電極利用電化學(xué)工作站（CHI660D)在90°C條件下0. 2安 /厘米2的恒電流下反應(yīng)0. 5小時，在鎳網(wǎng)上得到鈷-鉬-磷合金顆粒催化劑
[0045] 將實施例4得到的鈷-鉬-磷合金顆粒進(jìn)行析氫性能測試，當(dāng)j = IOmA cm 2時 鈷-鉬-磷合金顆粒電極相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極時的電位是1. 71伏。
【主權(quán)項】
1. 一種自支撐過渡金屬-磷合金催化劑的制備方法，其特征在于，該方法包括： 步驟一：將過渡金屬元素的金屬鹽和磷源混合，再加入表面活性劑或堿性溶液，得到電 解液； 步驟二：以過渡金屬導(dǎo)電基底為工作電極，在步驟一得到的電解液中進(jìn)行電沉積，得到 自支撐過渡金屬-磷合金催化劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自支撐過渡金屬-磷合金催化劑的制備方法，其特征在 于，所述磷源為次磷酸鈉。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自支撐過渡金屬-磷合金催化劑的制備方法，其特征在 于，所述的過渡金屬元素的金屬鹽為鐵、鈷、鎳、銅、鉬或鎢的硝酸鹽、氯化物、醋酸鹽、硫酸、 草酸、檸檬酸、酒石酸、碳酸鹽中的一種或多種。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自支撐過渡金屬-磷合金催化劑的制備方法，其特征在 于，所述的過渡金屬元素的金屬鹽為硫酸鎳、硝酸鎳或硫酸鈷。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自支撐過渡-磷合金催化劑的制備方法，其特征在于，所 述的過渡金屬導(dǎo)電基底為鎳網(wǎng)、鎳箱、銅網(wǎng)、銅箱、不銹鋼網(wǎng)、不銹鋼箱、鎳鐵網(wǎng)、鈷箱、鈦網(wǎng)、 鈦片、鉬箱或鎢箱。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自支撐過渡-磷合金催化劑的制備方法，其特征在于，所 述的堿性溶液為乙酸鈉、氯化銨或硫酸銨。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自支撐過渡金屬-磷合金催化劑的制備方法，其特征在 于，所述的步驟二的沉積溫度為10~95°C。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自支撐過渡金屬-磷合金催化劑的制備方法，其特征在 于，所述的沉積時間為0. 1~4小時。9. 權(quán)利要求1-8任何一項所述的制備方法得到的自支撐過渡金屬-磷合金催化劑。10. 權(quán)利要求9所述的自支撐過渡金屬-磷合金催化劑在電解池方面的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種自支撐過渡金屬-磷合金催化劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于堿性全電解池水分解領(lǐng)域。該催化劑是將過渡金屬元素的金屬鹽和磷源混合，再加入表面活性劑或堿性溶液，得到電解液；然后將過渡金屬導(dǎo)電基底做為工作電極，在上述電解液中進(jìn)行電沉積，得到自支撐過渡金屬-磷合金催化劑。本發(fā)明還提供上述制備方法得到的自支撐過渡金屬-磷合金催化劑。所制備得到的過渡金屬-磷合金催化劑應(yīng)用在電解池中，具有優(yōu)異的電催化析氫析氧性能。
【IPC分類】B01J27/19, C25B1/04, C25B11/06, B01J27/185
【公開號】CN105107535
【申請?zhí)枴緾N201510411488
【發(fā)明人】孫旭平, 邢志財
【申請人】中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月14日