CN105369306A - 一种电催化水分解制氧电极的制备方法 - Google Patents

一种电催化水分解制氧电极的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105369306A
CN105369306A CN201510822727.2A CN201510822727A CN105369306A CN 105369306 A CN105369306 A CN 105369306A CN 201510822727 A CN201510822727 A CN 201510822727A CN 105369306 A CN105369306 A CN 105369306A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
preparation
water decomposition
btc
oxygen electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510822727.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105369306B (zh
Inventor
王博
王璐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Science and technology Qingke (Beijing) Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
Beijing Institute of Technology BIT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Technology BIT filed Critical Beijing Institute of Technology BIT
Priority to CN201510822727.2A priority Critical patent/CN105369306B/zh
Publication of CN105369306A publication Critical patent/CN105369306A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105369306B publication Critical patent/CN105369306B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
    • C25B11/03—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form perforated or foraminous
    • C25B11/031—Porous electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
    • C25B11/095—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds at least one of the compounds being organic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
    • H01M12/04—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type
    • H01M12/06—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type with one metallic and one gaseous electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8853—Electrodeposition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)

Abstract

本发明具体涉及了一种Fe/Ni双金属与均苯三甲酸配位的金属有机骨架材料的电催化水分解制氧电极的制备方法，属于电沉积/电催化领域。所述方法步骤：(1)将Ni(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O与均苯三甲酸溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，再加入甲基三丁基硫酸铵甲酯，充分搅拌至完全溶解后，得到Fe/Ni双金属与均苯三甲酸配位的金属有机骨架材料的电解液；(2)以泡沫镍为工作电极，以银/氯化银饱和电极为参比电极，以铂片为对电极，以步骤(1)中所配溶液为电解液，组装成标准的三电极体系；(3)将步骤(2)中标准的三电极体系连接至电化学工作站，进行恒电位电沉积后，从电解液中将工作电极取出，清洗、烘干，得到所述的电催化水分解制氧电极。

Description

一种电催化水分解制氧电极的制备方法
技术领域
本发明涉及一种电催化水分解制氧电极的制备方法，具体涉及了一种Fe/Ni双金属与均苯三甲酸配位的金属有机骨架材料(MOFs)的电催化水分解制氧电极的制备方法，属于电沉积/电催化领域。
背景技术
现代社会的可持续发展需要稳定的持续的清洁能源的转化及存储装置，如太阳能光解水装置，金属空气电池以及燃料电池等。然而这些装置的效率无一例外都被一个重要的反应所限制，即制氧反应。该反应作为体系中质子和电子的来源，会发生4个电子和4个质子的转移，反应慢、效率低、能耗高，大大制约相关装置的效率。突破上述装置的效率的核心在于设计合成高效节能且稳定的制氧催化剂。目前催化效果最好的催化剂主要是Ru和Ir贵金属及其衍生物，但由于这两种元素的稀缺，使得这种催化剂并不能被广泛利用。因此，非贵金属催化剂的开发和研究具有极为重要的意义。
金属有机骨架材料(MOFs)作为一种新型的多孔材料，是由金属离子或者金属团簇与有机配体连接起来形成一维、二维或者三维网状结构，兼具无机和有机材料的优点。由于具有较高的孔隙率、有序的开放孔道、结构的多样性以及官能团的可调控性等特点，金属有机骨架材料在气体储存与分离、催化、传感、药物释放等领域都发挥着极其重要的作用。由于其具有多种多样的金属团簇，且在同一拓扑学结构中可容纳多种金属元素，MOFs在非均相电催化领域也逐渐受到关注。
对于绝大多数的非均相催化反应，催化剂都是粉体，为了增加反应活性和接触面积，通常需要对催化剂造粒或者制备成薄膜。但是绝大部分的MOFs都是易碎的晶体，造粒就需要加入高分子粘结剂或其他添加剂。尤其是对于电化学催化反应，MOFs一般都会被涂覆在导电的基底表面，这一过程必须使用粘结剂，例如Nafion。这些粘结剂都是绝缘体且没有催化活性，而且还可能会覆盖住MOFs表面的孔道，从而大大降低MOFs的催化活性。因此，一种不使用粘结剂、直接在电极表面生长MOF膜的制备方法就显得极为重要。
电化学沉积是一种快速的可大规模使用的工艺，已经被应用到MOFs膜的制备中。通过电化学沉积，多孔的非均相催化剂可以沉积在导电基底表面，从而构成制氧电极。然而，基于现有电化学沉积MOFs膜技术，只能得到单一金属组分的且不具有电催化活性的MOFs膜，因此所制备的MOFs膜不能应用于电催化领域。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种电催化水分解制氧电极的制备方法，利用所述方法制备的Fe/Ni双金属与均苯三甲酸配位的金属有机骨架材料的电催化水分解制氧电极不含有粘结剂，电极活性高，寿命长，产氧效率高，循环周期长，且制备方法简单易行，成本低廉。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种电催化水分解制氧电极的制备方法，所述制备方法具体步骤包括：
(1)电解液的制备：将Ni(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O与均苯三甲酸(BTC)溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，再加入甲基三丁基硫酸铵甲酯作为支持电解质，充分搅拌至完全溶解后，得到Fe/Ni双金属与均苯三甲酸配位的金属有机骨架材料(Fe/Ni-BTC)的电解液；
(2)组装标准的三电极体系：以泡沫镍为工作电极，以银/氯化银饱和电极为参比电极，以铂片为对电极，以步骤(1)中所配溶液为电解液，组装成标准的三电极体系；
(3)制氧电极的制备：将步骤(2)中标准的三电极体系连接至电化学工作站，在-1～-2V下进行恒电位电沉积，沉积20～60s后，从电解液中将工作电极取出，清洗干净后置于80～100℃烘箱中烘干，得到所述的电催化水分解制氧电极。
步骤(1)中所述Ni(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、均苯三甲酸和甲基三丁基硫酸铵甲酯的摩尔比优选为9:1:20:20。
优选地，步骤(2)中所述泡沫镍在使用前要用乙醇进行浸泡、超声、清洗，最后烘干。
步骤(3)中，优选在-1.5V下进行恒电位电沉积，沉积30s。
有益效果
(1)利用本发明所述方法制备得到的电催化水分解制氧电极充分利用了MOFs材料的高比表面积和双金属协同共催化的特点，制备出的电催化水分解制氧电极具有极高的活性，具体表现为低过电势、大电流密度、小塔菲尔斜率和高产氧效率。
(2)利用本发明所述方法制备得到的电催化水分解制氧电极稳定性好，寿命长，可进行长时间连续不间断催化，反应时间高达100h。
(3)本发明所述方法工艺简单，快速易得，原料成本低廉，可大规模工业化生产。
附图说明
图1为实施例1中制备的Fe/Ni-BTC粉末的X射线衍射图与其理论模拟的X射线衍射图的对比图。
图2为实施例1中制备的Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极在不同放大倍数下的扫描电子显微镜(SEM)图。
图3为实施例1中制备的Fe/Ni-BTC粉末的红外吸收光谱图。
图4为实施例1中制备的Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极的线性伏安扫描曲线图。
图5为实施例1中制备的Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极的塔菲尔斜率及其线性拟合数据图。
图6为实施例1中制备的Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极的恒电位电解图。
图7为实施例1中制备的Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极的恒电流电解图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明作进一步的阐述。
以下实施例中：
所用泡沫镍面积为1cm2，在使用前经乙醇充分浸泡30min，超声10min，用乙醇反复清洗3次，最后在85℃烘箱中烘干；所用铂片面积为2cm2；
Fe/Ni-BTC粉末样品的制备：从制备得到的Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极上，用刮刀小心将Fe/Ni-BTC粉末刮下，注意不要太用力，切勿把泡沫镍刮下，将所得粉末用滤纸收集，备用；
表1实施例中所用试剂
表2实施例中所用仪器
线性伏安扫描测试：以所制备的电催化水分解制氧电极为工作电极，以银/氯化银饱和电极为参比电极，以铂片为对电极，以0.1mol/L的KOH溶液为电解液，采用电化学工作站的线性伏安扫描测试模式，将电位窗口设置为0～0.8V，扫描速度为2mV/s，施加95％的iR补偿，进行测试；
塔菲尔斜率测试：以所制备的电催化水分解制氧电极为工作电极，以银/氯化银饱和电极为参比电极，以铂片为对电极，以0.1mol/L的KOH溶液为电解液，采用电化学工作站的塔菲尔曲线测试模式，电位范围设置为0.2～0.8V，扫描速度为1mV/s，不施加iR补偿，进行测试；
恒电位电解：以所制备的电催化水分解制氧电极为工作电极，以银/氯化银饱和电极为参比电极，以铂片为对电极，以0.1mol/L的KOH溶液为电解液，采用电化学工作站的电流-时间曲线测试模式，施加300mV的过电势，时间设置为15h，施加95％的iR补偿，进行测试；测试过程中，以300r/min的搅拌速度对电解液进行搅拌，注意搅拌磁子不能碰到三个电极；
恒电流电解：以所制备的电催化水分解制氧电极为工作电极，以银/氯化银饱和电极为参比电极，以铂片为对电极，以0.1mol/L的KOH溶液为电解液，采用电化学工作站的计时电位测试模式，施加10mA/cm2的电流密度，时间设置为100h，不施加iR补偿，进行测试；测试过程中，以300r/min的搅拌速度对电解液进行搅拌，注意搅拌磁子不能碰到三个电极。
实施例1
(1)电解液的制备：将0.6543gNi(NO3)2·6H2O、0.1010gFe(NO3)3·9H2O与1.0507g均苯三甲酸溶解在50mLN,N-二甲基甲酰胺中，再加入1.5574g甲基三丁基硫酸铵甲酯作为支持电解质，充分搅拌至完全溶解后，得到Fe/Ni双金属与均苯三甲酸配位的金属有机骨架材料(Fe/Ni-BTC)的电解液；
(2)组装标准的三电极体系：以泡沫镍为工作电极，以银/氯化银饱和电极为参比电极，以铂片为对电极，以步骤(1)中所配溶液为电解液，组装成标准的三电极体系；
(3)制氧电极的制备：将步骤(2)中标准的三电极体系连接至电化学工作站，在-1.5V下进行恒电位电沉积，沉积30s后，从电解液中将工作电极取出，用去离子水和乙醇清洗干净后，置于85℃烘箱中烘干，得到Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极。
对本实施例中所得的Fe/Ni-BTC粉末进行X射线衍射表征，如图1所示，制备得到的X射线衍射谱图中的衍射峰的角度与该物质的理论衍射谱图基本保持一致，说明Fe/Ni-BTC粉末的物相结构符合理论结构。对Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极进行扫描电子显微镜表征，如图2(a)和(b)，图(a)为低倍率下观察到的电极表面，可以看到Fe/Ni-BTC均匀覆盖在泡沫镍骨架表面；图(b)为高倍率下扫描电子显微镜图，可以观察到Fe/Ni-BTC的形貌为均匀大小的球状纳米颗粒。对Fe/Ni-BTC粉末进行红外吸收光谱表征，如图3，Fe/Ni-BTC中的羰基伸缩振动峰位于1612cm-1，而BTC自身的羰基伸缩振动峰位于1692cm-1，这说明Fe/Ni-BTC中Fe/Ni金属与BTC发生了配位反应，配位环境改变致使羰基振动峰位置发生偏移，这与预期结果一致，说明该金属有机骨架材料已经形成。
图4为所得的Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极的线性伏安扫描曲线，该电极在10mAcm-2处的过电势仅为270mV；在1.7V处的电流密度高达130mAcm-2。将所得的Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极进行塔菲尔斜率的表征，见图5，根据线性拟合结果可知塔菲尔斜率为47mVdecade-1，说明该电极具有较好的电催化动力学性质。此外，图6为所得的Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极在300mV的过电势下持续恒电位电解15h的图，在整个电解过程可以观察到Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极表面有大量氧气的气泡产生，经气相色谱测试并计算，得到产氧量的效率高达95％，说明该电极电解水析氧的效率较高，因此在实际工业生产中可大大降低能耗。在所得的Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极上施加10mAcm-2的电流密度，以此条件持续不间断电解100h，如图7，在此过程中该电极能保持较好的稳定性，过电势能稳定在0.4V左右。
实施例2
(1)电解液的制备：将0.3272gNi(NO3)2·6H2O、0.0505gFe(NO3)3·9H2O与0.5254g均苯三甲酸溶解在25mLN,N-二甲基甲酰胺中，再加入0.7787g甲基三丁基硫酸铵甲酯作为支持电解质，充分搅拌至完全溶解后，得到Fe/Ni双金属与均苯三甲酸配位的金属有机骨架材料(Fe/Ni-BTC)的电解液；
(2)组装标准的三电极体系：以泡沫镍为工作电极，以银/氯化银饱和电极为参比电极，以铂片为对电极，以步骤(1)中所配溶液为电解液，组装成标准的三电极体系；
(3)制氧电极的制备：将步骤(2)中标准的三电极体系连接至电化学工作站，在-1.0V下进行恒电位电沉积，沉积60s后，从电解液中将工作电极取出，用去离子水和乙醇清洗干净后，置于85℃烘箱中烘干，得到Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极。
所得的Fe/Ni-BTC粉末的X射线衍射谱图与该物质的理论X射线衍射谱图基本保持一致，说明Fe/Ni-BTC粉末的物相结构符合理论结构。对Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极进行扫描电子显微镜表征，可以看到Fe/Ni-BTC的形貌为均匀大小的球状纳米颗粒且均匀覆盖在泡沫镍骨架表面。从Fe/Ni-BTC粉末的红外吸收光谱中可以得知，Fe/Ni金属与BTC发生了配位反应，配位环境改变致使羰基振动峰位置发生偏移，说明该金属有机骨架材料已经形成。
对所得的Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极进行线性伏安扫描表征，该电极在10mAcm-2处的过电势仅为280mV；在1.7V处的电流密度高达100mAcm-2。将所得Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极进行塔菲尔斜率的表征，根据线性拟合结果可知，塔菲尔斜率为50mVdecade-1，说明该电极具有较好的电催化动力学性质。将所得的Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极在300mV的过电势下持续恒电位电解15h，在整个电解过程可以观察到Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极的表面有大量氧气的气泡产生，经气相色谱测试并计算，得到产氧量的效率高达93％。在所得的Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极上施加10mAcm-2的电流密度，持续不间断恒电流电解100h，在此过程中该电极能保持较好的稳定性，过电势能稳定在0.45V左右。
实施例3
(1)电解液的制备：将0.3272gNi(NO3)2·6H2O、0.0505gFe(NO3)3·9H2O与0.5254g均苯三甲酸溶解在25mLN,N-二甲基甲酰胺中，再加入0.7787g甲基三丁基硫酸铵甲酯作为支持电解质，充分搅拌至完全溶解后，得到Fe/Ni双金属与均苯三甲酸配位的金属有机骨架材料(Fe/Ni-BTC)的电解液；
(2)组装标准的三电极体系：以泡沫镍为工作电极，以银/氯化银饱和电极为参比电极，以铂片为对电极，以步骤(1)中所配溶液为电解液，组装成标准的三电极体系；
(3)制氧电极的制备：将步骤(2)中标准的三电极体系连接至电化学工作站，在-2.0V下进行恒电位电沉积，沉积20s后，从电解液中将工作电极取出，用去离子水和乙醇清洗干净后，置于100℃烘箱中烘干，得到Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极。
所得的Fe/Ni-BTC粉末的X射线衍射谱图与该物质的理论X射线衍射谱图基本保持一致，说明Fe/Ni-BTC粉末的物相结构符合理论结构。对Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极进行扫描电子显微镜表征，可以看到Fe/Ni-BTC的形貌为均匀大小的球状纳米颗粒且均匀覆盖在泡沫镍骨架表面。从Fe/Ni-BTC粉末的红外吸收光谱中可以得知，Fe/Ni金属与BTC发生了配位反应，配位环境改变致使羰基振动峰位置发生偏移，说明该金属有机骨架材料已经形成。
对所得的Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极进行线性伏安扫描表征，该电极在10mAcm-2处的过电势仅为275mV；在1.7V处的电流密度高达108mAcm-2。将所得Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极进行塔菲尔斜率的表征，根据线性拟合结果可知，塔菲尔斜率为47mVdecade-1，说明该电极具有较好的电催化动力学性质。将所得的Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极在300mV的过电势下持续恒电位电解15h，在整个电解过程可以观察到Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极表面有大量氧气的气泡产生，经气相色谱测试并计算，得到产氧量的效率高达95％。在所得的Fe/Ni-BTC的电催化水分解制氧电极上施加10mAcm-2的电流密度，持续不间断恒电流电解100h，在此过程中该电极能保持较好的稳定性，过电势能稳定在0.4V左右。
本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电催化水分解制氧电极的制备方法，其特征在于：所述制备方法具体步骤包括：
(1)电解液的制备：将Ni(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O与均苯三甲酸溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，再加入甲基三丁基硫酸铵甲酯，充分搅拌至完全溶解后，得到Fe/Ni双金属与均苯三甲酸配位的金属有机骨架材料的电解液；
(2)组装标准的三电极体系：以泡沫镍为工作电极，以银/氯化银饱和电极为参比电极，以铂片为对电极，以步骤(1)中所配溶液为电解液，组装成标准的三电极体系；
(3)制氧电极的制备：将步骤(2)中标准的三电极体系连接至电化学工作站，在-1～-2V下进行恒电位电沉积，沉积20～60s后，从电解液中将工作电极取出，清洗干净后置于80～100℃烘箱中烘干，得到所述的电催化水分解制氧电极。
2.根据权利要求1所述的一种电催化水分解制氧电极的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述Ni(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、均苯三甲酸和甲基三丁基硫酸铵甲酯的摩尔比为9:1:20:20。
3.根据权利要求1所述的一种电催化水分解制氧电极的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述泡沫镍在使用前要用乙醇进行浸泡、超声、清洗，烘干。
4.根据权利要求1所述的一种电催化水分解制氧电极的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，在-1.5V下进行恒电位电沉积，沉积30s。
CN201510822727.2A 2015-11-24 2015-11-24 一种电催化水分解制氧电极的制备方法 Active CN105369306B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510822727.2A CN105369306B (zh) 2015-11-24 2015-11-24 一种电催化水分解制氧电极的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510822727.2A CN105369306B (zh) 2015-11-24 2015-11-24 一种电催化水分解制氧电极的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105369306A true CN105369306A (zh) 2016-03-02
CN105369306B CN105369306B (zh) 2018-02-02

Family

ID=55371921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510822727.2A Active CN105369306B (zh) 2015-11-24 2015-11-24 一种电催化水分解制氧电极的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105369306B (zh)

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106345525A (zh) * 2016-08-03 2017-01-25 江苏大学 一种铁基金属有机骨架材料水氧化反应催化剂及其制备方法
CN107151331A (zh) * 2017-06-05 2017-09-12 北京化工大学 一种电化学方法快速制备结构可控金属有机骨架化合物的方法
CN107159293A (zh) * 2017-05-12 2017-09-15 华南理工大学 一种NiFe3N/NF电化学催化剂及其制备方法与应用
CN108130574A (zh) * 2018-01-03 2018-06-08 苏州大学 一种氧辅助阴极沉积金属有机骨架材料的方法
CN108193227A (zh) * 2016-12-08 2018-06-22 中国科学院大连化学物理研究所 镍铁水滑石基电催化析氧电极及其制备及应用
CN108315760A (zh) * 2018-03-29 2018-07-24 首都师范大学 一种金属有机框架/泡沫镍电极材料及其制备方法和应用
CN108704648A (zh) * 2018-06-20 2018-10-26 中国石油大学(华东) 一种Ni@NC纳米微球的制备方法及其用途
CN109252180A (zh) * 2018-09-19 2019-01-22 安徽师范大学 一种三元mof纳米片阵列材料、制备方法及其应用
CN109652822A (zh) * 2018-12-18 2019-04-19 四川大学 以ldh为模板制备层状金属有机框架材料纳米阵列水氧化电催化剂
CN109853017A (zh) * 2019-01-22 2019-06-07 东莞市昱懋纳米科技有限公司 一种纳米材料制作设备及纳米材料制作方法
CN110075925A (zh) * 2019-05-08 2019-08-02 南京理工大学 一种基于金属有机骨架材料析氧催化剂的制备方法
CN110227524A (zh) * 2019-06-25 2019-09-13 广东工业大学 一种双金属mof衍生的析氧电催化剂的制备方法
CN110257859A (zh) * 2019-06-28 2019-09-20 青岛科技大学 一种Co2P/Ni2P/Al2O3/NF多级结构复合电极及其制备方法
CN111036307A (zh) * 2019-10-18 2020-04-21 南京理工大学 一种复合型高效析氧催化剂的制备方法
CN111790446A (zh) * 2019-04-08 2020-10-20 湖北大学 一种铁/钨双金属有机框架阳极析氧复合材料及其制备方法
US20200354845A1 (en) * 2019-05-10 2020-11-12 Bin Mu Two-dimensional metal-organic framework alloy photocatalysts
CN111939984A (zh) * 2020-08-25 2020-11-17 太原理工大学 一种电化学催化剂、其制备方法及其应用
CN112813451A (zh) * 2020-12-31 2021-05-18 吉林大学 一种原位生长在泡沫镍上Fe-MOF纳米片的制备方法
CN114540831A (zh) * 2021-11-30 2022-05-27 上海科技大学 一种用于电解水的镍铁双金属配位聚合物催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JEONGYONG LEE: "Metal–organic framework materials as catalysts", 《CHEMICAL SOCIETY REVIEWS》 *
MINYUAN LI: "Reductive Electrosynthesis of Crystalline Metal_Organic Frameworks", 《J. AM. CHEM. SOC.》 *
MINYUAN LI: "Selective formation of biphasic thin films of metal–organic frameworks by potential-controlledcathodic electrodeposition", 《CHEM. SCI.》 *
ROB AMELOOT: "Patterned Growth of Metal-Organic FrameworkCoatings by Electrochemical Synthesis", 《CHEM. MATER.》 *
XUNYU LU: "Electrodeposition of hierarchically structured three-dimensional nickel–iron electrodes for efficient oxygen evolution at high current densities", 《NATURE COMMUNICATIONS》 *
邓兆鹏: "《新型金属有机晶态网络结构的组装与光致发光性能》", 31 January 2013 *

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106345525A (zh) * 2016-08-03 2017-01-25 江苏大学 一种铁基金属有机骨架材料水氧化反应催化剂及其制备方法
CN108193227A (zh) * 2016-12-08 2018-06-22 中国科学院大连化学物理研究所 镍铁水滑石基电催化析氧电极及其制备及应用
CN107159293B (zh) * 2017-05-12 2020-04-07 华南理工大学 一种NiFe3N/NF电化学催化剂及其制备方法与应用
CN107159293A (zh) * 2017-05-12 2017-09-15 华南理工大学 一种NiFe3N/NF电化学催化剂及其制备方法与应用
CN107151331A (zh) * 2017-06-05 2017-09-12 北京化工大学 一种电化学方法快速制备结构可控金属有机骨架化合物的方法
CN108130574A (zh) * 2018-01-03 2018-06-08 苏州大学 一种氧辅助阴极沉积金属有机骨架材料的方法
CN108315760A (zh) * 2018-03-29 2018-07-24 首都师范大学 一种金属有机框架/泡沫镍电极材料及其制备方法和应用
CN108704648A (zh) * 2018-06-20 2018-10-26 中国石油大学(华东) 一种Ni@NC纳米微球的制备方法及其用途
CN109252180A (zh) * 2018-09-19 2019-01-22 安徽师范大学 一种三元mof纳米片阵列材料、制备方法及其应用
CN109652822A (zh) * 2018-12-18 2019-04-19 四川大学 以ldh为模板制备层状金属有机框架材料纳米阵列水氧化电催化剂
CN109853017A (zh) * 2019-01-22 2019-06-07 东莞市昱懋纳米科技有限公司 一种纳米材料制作设备及纳米材料制作方法
CN111790446A (zh) * 2019-04-08 2020-10-20 湖北大学 一种铁/钨双金属有机框架阳极析氧复合材料及其制备方法
CN110075925A (zh) * 2019-05-08 2019-08-02 南京理工大学 一种基于金属有机骨架材料析氧催化剂的制备方法
CN110075925B (zh) * 2019-05-08 2022-06-21 南京理工大学 一种基于金属有机骨架材料析氧催化剂的制备方法
US11753731B2 (en) * 2019-05-10 2023-09-12 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Two-dimensional metal-organic framework alloy photocatalysts
US20200354845A1 (en) * 2019-05-10 2020-11-12 Bin Mu Two-dimensional metal-organic framework alloy photocatalysts
CN110227524A (zh) * 2019-06-25 2019-09-13 广东工业大学 一种双金属mof衍生的析氧电催化剂的制备方法
CN110257859A (zh) * 2019-06-28 2019-09-20 青岛科技大学 一种Co2P/Ni2P/Al2O3/NF多级结构复合电极及其制备方法
CN111036307B (zh) * 2019-10-18 2022-09-27 南京理工大学 一种复合型高效析氧催化剂的制备方法
CN111036307A (zh) * 2019-10-18 2020-04-21 南京理工大学 一种复合型高效析氧催化剂的制备方法
CN111939984A (zh) * 2020-08-25 2020-11-17 太原理工大学 一种电化学催化剂、其制备方法及其应用
CN112813451A (zh) * 2020-12-31 2021-05-18 吉林大学 一种原位生长在泡沫镍上Fe-MOF纳米片的制备方法
CN114540831A (zh) * 2021-11-30 2022-05-27 上海科技大学 一种用于电解水的镍铁双金属配位聚合物催化剂及其制备方法
CN114540831B (zh) * 2021-11-30 2023-08-04 上海科技大学 一种用于电解水的镍铁双金属配位聚合物催化剂及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105369306B (zh) 2018-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105369306A (zh) 一种电催化水分解制氧电极的制备方法
Sheng et al. Simultaneously boosting hydrogen production and ethanol upgrading using a highly-efficient hollow needle-like copper cobalt sulfide as a bifunctional electrocatalyst
Zhang et al. Cobalt-molybdenum nanosheet arrays as highly efficient and stable earth-abundant electrocatalysts for overall water splitting
Yin et al. In-situ transformation obtained defect-rich porous hollow CuO@ CoZn-LDH nanoarrays as self-supported electrode for highly efficient overall water splitting
Zhang et al. Highly defective porous CoP nanowire as electrocatalyst for full water splitting
CN110773233B (zh) 一种电催化全解水纳米片阵列材料的制备方法
Zhang et al. Highly crystallized cubic cattierite CoS2 for electrochemically hydrogen evolution over wide pH range from 0 to 14
Muthurasu et al. Fabrication of nonmetal-modulated dual metal–organic platform for overall water splitting and rechargeable zinc–air batteries
CN106605011A (zh) 用于超活性氢析出电催化的异质结构
Yadav et al. Highly efficient porous morphology of cobalt molybdenum sulfide for overall water splitting reaction
CN106868563B (zh) 一种硒化物薄膜修饰泡沫镍电极的制备方法及其应用
CN108315760A (zh) 一种金属有机框架/泡沫镍电极材料及其制备方法和应用
Tian et al. Bimetal− Organic Framework Derived High‐Valence‐State Cu‐Doped Co3O4 Porous Nanosheet Arrays for Efficient Oxygen Evolution and Water Splitting
Yang et al. Bifunctional hierarchical NiCoP@ FeNi LDH nanosheet array electrocatalyst for industrial-scale high-current-density water splitting
CN109954503A (zh) 一种硒化镍和三元硒化镍铁复合电催化剂及制备方法和应用
CN105858815A (zh) 核壳结构NiCo2S4 @NiCo2O4纳米针复合催化电极的制备方法
CN108704663A (zh) 一种双金属碳纳米复合电催化材料的制备方法
Yan et al. Bimetallic organic framework-derived, oxygen-defect-rich FexCo3-xS4/FeyCo9-yS8 heterostructure microsphere as a highly efficient and robust cathodic catalyst in the microbial fuel cell
Illathvalappil et al. Hierarchical Nanoflower Arrays of Co9S8‐Ni3S2 on Nickel Foam: A Highly Efficient Binder‐Free Electrocatalyst for Overall Water Splitting
CN108048868A (zh) 一种氮化钼纳米棒电极材料及其制备方法和应用
CN109621981A (zh) 一种金属氧化物-硫化物复合析氧电催化剂及其制备方法和应用
Shuai et al. MOF-directed fabrication of nickel/cobalt bimetallic phosphides as robust electrocatalyst for oxygen evolution reaction
CN109126825A (zh) 一种镍掺杂Co9S8纳米片双功能电催化剂及其制备方法
Wang et al. A highly efficient electrochemical oxygen evolution reaction catalyst constructed from a S-treated two-dimensional Prussian blue analogue
Han et al. Understanding Structure‐activity Relationship on Metal‐Organic‐Framework‐Derived Catalyst for CO2 Electroreduction to C2 Products

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210609

Address after: 102401 80712, 7th floor, education practice building, 11 Xueyuan North Street, Gongchen sub district office, Fangshan District, Beijing

Patentee after: Science and technology Qingke (Beijing) Technology Co.,Ltd.

Address before: 100081 No. 5, Zhongguancun South Street, Haidian District, Beijing

Patentee before: BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY

TR01 Transfer of patent right