CN108823588A - 一种Ag修饰的Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极及其制备方法 - Google Patents
一种Ag修饰的Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108823588A CN108823588A CN201810570044.6A CN201810570044A CN108823588A CN 108823588 A CN108823588 A CN 108823588A CN 201810570044 A CN201810570044 A CN 201810570044A CN 108823588 A CN108823588 A CN 108823588A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- foam copper
- electrode
- nanobelt
- electrode slice
- deionized water
- 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
Links
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 147
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 98
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 96
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 239000002127 nanobelt Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(I) oxide Inorganic materials [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N cuprous oxide Chemical compound [O-2].[Cu+].[Cu+] KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 38
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 38
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 30
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 17
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 16
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 11
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 claims description 10
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 10
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 9
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229960002163 hydrogen peroxide Drugs 0.000 claims description 2
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 26
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 26
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 7
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005580 one pot reaction Methods 0.000 abstract 1
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- RPAJSBKBKSSMLJ-DFWYDOINSA-N (2s)-2-aminopentanedioic acid;hydrochloride Chemical compound Cl.OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O RPAJSBKBKSSMLJ-DFWYDOINSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 description 2
- 238000004502 linear sweep voltammetry Methods 0.000 description 2
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 229920001247 Reticulated foam Polymers 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000009133 cooperative interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910000108 silver(I,III) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C25B11/055—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material
- C25B11/057—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material consisting of a single element or compound
-
- 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
- C25B11/093—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 noble metal or noble metal oxide and at least one non-noble metal oxide
-
- 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)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
本发明公开了一种Ag修饰的Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极及其制备方法。其特征在于，所述Ag/Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极是一种以泡沫铜为基底原位生长的单分散金属Ag修饰的Cu2O纳米带所组成的高效电催化电极；所述制备方法是泡沫铜既作为电极基底材料又作为反应物，采用室温液相法，在泡沫铜表面一步原位反应，直接生长单分散Ag修饰的Cu2O纳米带高效电催化剂，得到Ag/Cu2O/泡沫铜复合电极。所述制备方法工艺简单，采用简单便捷的一步室温液相反应，反应条件温和。所制备的Ag/Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极，对于电催化分解水制氢和电催化降解水中有机污染物都具有较高的电催化效率和电催化稳定性。
Description
技术领域
本发明属于电催化材料领域，涉及一种Ag/Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极及其制备方法，具体地说，是涉及一种电催化分解水制氢用Ag修饰的Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极及其制备方法。
背景技术
随着化石能源的逐年开采，资源枯竭以及其带来的环境问题逐渐被世界各国所重视，也促进了新型清洁能源的研究以及发展。在众多清洁能源中，氢能相较于其他新型能源如太阳能、风能以及潮汐能等具有操作简便，不受环境地理位置影响，效率高、无污染等优点，能有效的减缓全球能源和环境危机。电解水制氢是获得氢能源的有效方式之一。限制电解水制氢大规模应用的最重要瓶颈是如何通过制备开发新型高效电解水催化剂，来大幅降低其电能消耗，从而降低制氢成本。因此，发展廉价、易制备的高效电解水催化剂备受各国研究者们广泛关注。
研究发现，在众多的催化剂中，Pt、Rh以及Ir等贵金属催化剂在电解水反应中具有最高的催化活性，例如常用的Pt/C电极。但其过高的成本以及有限的资源使得贵金属的大规模应用受到限制。因此，大量的研究致力于开发贵金属之外的具有高催化活性的新型催化剂。Cu2O禁带宽度介于2.0-2.2eV之间,是一种具有可见光响应的p型氧化物半导体，无毒、价廉和制备简单，在光催化领域具有良好的应用前景，逐渐成为国内外研究的热点。Xu等报道采用电沉积法，形成一层多孔的网状泡沫铜结构，随着反应的不断进行，泡沫铜表面生长上树枝状的Cu2O的多级结构，得到的Cu2O-Cu作为复合电催化剂可以用于电解水制氢(ACS Catal.,2017,7(2):986–991)。于晶晶等采用热氧化方法，在泡沫铜上制备CuO纳米线阵列光催化剂，CuO纳米线的生长温度为400℃(稀有金属,2016,40(10):1021-1028)。中国发明专利CN106868540A通过电沉积法在ITO导电玻璃上首先制备Cu2O薄膜，再加入AgNO3通过电沉积法制备了Ag修饰的纳米Cu2O光催化材料。中国发明专利CN106493381A先通过液相法在水浴加热条件下制备了凹形多面体Cu2O，再加入AgNO3反应，制备Ag/Cu2O微纳结构复合粉体。可以看出目前制备的Ag/Cu2O复合结构，要么采用两步法，制备步骤繁琐，生产成本高，要么制备的是微纳结构复合粉体的比表面积小、活性低。Ag/Cu2O粉体用于电催化反应。还要用涂覆的方法制备电极，催化活性和稳定性会受到影响。
发明内容
本发明针对现有技术中还未见有关Ag/Cu2O/泡沫铜复合电极的制备及用于电催化制氢技术的公开，克服Ag/Cu2O微纳结构制备过程复杂、成本高，特别是难以制备高比表面积、高活性、高稳定性Ag/Cu2O/泡沫铜复合电催化剂电极等缺点，提出了一种Ag修饰的Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极及其制备方法。其特征在于，采用简单便捷的室温液相反应，，反应条件较温和，泡沫铜既作为为铜源又作为电极基底材料，在泡沫铜基底上原位一步合成了负载Ag的Cu2O纳米带，该纳米带比表面积高，Ag均匀分布在Cu2O纳米带的表面上，Cu2O纳米带原位生长于泡沫铜骨架表面，二者结合力强，增强了电极的导电性和结构稳定性，泡沫铜以及Cu2O纳米带交错形成的网状多孔结构促进了氢离子的吸附以及氢气的脱附，有利于电解液进入电极内部，进一步增强电极导电性。该纳米带薄膜比表面积高，纳米Ag均匀分布在Cu2O纳米带的表面上，以及同时金属Ag的存在也使得氢离子易在其表面富集，从而提高了其电催化活性。用作电催化剂，电催化分解水制氢活性大大提高。所述制备方法包括下述步骤：
(1)先将泡沫铜裁剪为1cm×1cm的正方形电极片，再将裁剪好的泡沫铜电极片浸泡在丙酮中，超声5-10min后，将电极片取出，放入去离子水中，超声水洗5-10min，再将电极片取出，放入2mol/L盐酸中浸泡10-15min，然后，将电极片取出，用去离子水淋洗后，放入真空干燥箱中进行干燥；
(2)称取0.2-1.6g氢氧化钾，溶解于10-50mL去离子水中，之后，搅拌下加入0.2-1.6mL过氧化氢溶液，再加入5-25ml的22.5mmol/L量的硝酸银溶液；
(3)迅速将步骤(1)预处理过的泡沫铜电极片放入步骤(2)所得混合溶液中，在室温下反应1-12h,然后将电极片取出，分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中干燥后，得到Ag修饰的Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极。
本发明的优点在于：泡沫铜既作为为铜源又作为电极基底材料，采用简单便捷的室温液相反应，反应条件较温和，工艺简单，所述方法所制备的Ag/Cu2O纳米带/泡沫铜电极具有网状多孔结构促进了氢离子的吸附以及氢气的脱附，有利于电解液进入电极内部，进一步增强电极导电性，表现出高的电催化效率，对于电催化分解水制氢和电催化降解水中有机污染物都有很好的电催化活性。该方法工艺简单，采用简单便捷的室温液相法，反应条件温和，在泡沫铜基底表面一步反应原位直接生长了单分散Ag修饰的Cu2O纳米带复合薄膜，有利于电极导电性和稳定性的提高。
附图说明
图1为实施例一所制备的Ag/Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极的XRD谱图。
图2为实施例一所制备的Ag/Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极不同放大倍数的SEM照片。
图3为实施例一与对照例一所制备电极的线性扫描伏安曲线(a)和塔菲尔曲线(b)
图4为实施例一所制备复合电极在200mV过电位下的计时电流曲线。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明：
实施例一：
(1)先将泡沫铜裁剪为1cm×1cm的正方形电极片，再将裁剪好的泡沫铜电极片浸泡在丙酮中，超声5min后，将电极片取出，放入去离子水中，超声水洗5min，再将电极片取出，放入2mol/L盐酸中浸泡15min，然后，将电极片取出，用去离子水淋洗后，放入真空干燥箱中进行干燥；
(2)称取0.897g氢氧化钾，溶解于20ml去离子水中，之后，搅拌下加入0.8mL过氧化氢溶液，再加入10ml的22.5mmol/L量的硝酸银溶液；
(3)迅速将步骤(1)预处理过的泡沫铜电极片放入步骤(2)所得混合溶液中，在室温下反应2h,然后将电极片取出，分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中干燥后，得到Ag修饰的Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极。
实施例二：
(1)先将泡沫铜裁剪为1cm×1cm的正方形电极片，再将裁剪好的泡沫铜电极片浸泡在丙酮中，超声5min后，将电极片取出，放入去离子水中，超声水洗5min，再将电极片取出，放入2mol/L盐酸中浸泡15min，然后，将电极片取出，用去离子水淋洗后，放入真空干燥箱中进行干燥；
(2)称取0.673g氢氧化钾，溶解于20ml去离子水中，之后，搅拌下加入0.6mL过氧化氢溶液，再加入10ml的22.5mmol/L量的硝酸银溶液；
(3)迅速将步骤(1)预处理过的泡沫铜电极片放入步骤(2)所得混合溶液中，在室温下反应2h,然后将电极片取出，分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中干燥后，得到Ag修饰的Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极。
实施例三：
(1)先将泡沫铜裁剪为1cm×1cm的正方形电极片，再将裁剪好的泡沫铜电极片浸泡在丙酮中，超声5min后，将电极片取出，放入去离子水中，超声水洗5min，再将电极片取出，放入2mol/L盐酸中浸泡15min，然后，将电极片取出，用去离子水淋洗后，放入真空干燥箱中进行干燥；
(2)称取0.448g氢氧化钾，溶解于20ml去离子水中，之后，搅拌下加入0.4mL过氧化氢溶液，再加入10ml的22.5mmol/L量的硝酸银溶液；
(3)迅速将步骤(1)预处理过的泡沫铜电极片放入步骤(2)所得混合溶液中，在室温下反应2h,然后将电极片取出，分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中干燥后，得到Ag修饰的Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极。
实施例四：
(1)先将泡沫铜裁剪为1cm×1cm的正方形电极片，再将裁剪好的泡沫铜电极片浸泡在丙酮中，超声5min后，将电极片取出，放入去离子水中，超声水洗5min，再将电极片取出，放入2mol/L盐酸中浸泡15min，然后，将电极片取出，用去离子水淋洗后，放入真空干燥箱中进行干燥；
(2)称取0.897g氢氧化钾，溶解于30ml去离子水中，之后，搅拌下加入0.8mL过氧化氢溶液，再加入5ml的22.5mmol/L量的硝酸银溶液；
(3)迅速将步骤(1)预处理过的泡沫铜电极片放入步骤(2)所得混合溶液中，在室温下反应2h,然后将电极片取出，分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中干燥后，得到Ag修饰的Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极。
实施例五：
(1)先将泡沫铜裁剪为1cm×1cm的正方形电极片，再将裁剪好的泡沫铜电极片浸泡在丙酮中，超声5min后，将电极片取出，放入去离子水中，超声水洗5min，再将电极片取出，放入2mol/L盐酸中浸泡15min，然后，将电极片取出，用去离子水淋洗后，放入真空干燥箱中进行干燥；
(2)称取0.897g氢氧化钾，溶解于30ml去离子水中，之后，搅拌下加入0.8mL过氧化氢溶液，再加入20ml的22.5mmol/L量的硝酸银溶液；
(3)迅速将步骤(1)预处理过的泡沫铜电极片放入步骤(2)所得混合溶液中，在室温下反应2h,然后将电极片取出，分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中干燥后，得到Ag修饰的Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极。
实施例六：
(1)先将泡沫铜裁剪为1cm×1cm的正方形电极片，再将裁剪好的泡沫铜电极片浸泡在丙酮中，超声5min后，将电极片取出，放入去离子水中，超声水洗5min，再将电极片取出，放入2mol/L盐酸中浸泡10min，然后，将电极片取出，用去离子水淋洗后，放入真空干燥箱中进行干燥；
(2)称取0.897g氢氧化钾，溶解于30ml去离子水中，之后，搅拌下加入0.8mL过氧化氢溶液，再加入10ml的22.5mmol/L量的硝酸银溶液；
(3)迅速将步骤(1)预处理过的泡沫铜电极片放入步骤(2)所得混合溶液中，在室温下反应6h,然后将电极片取出，分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中干燥后，得到Ag修饰的Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极。
实施例七：
(1)先将泡沫铜裁剪为1cm×1cm的正方形电极片，再将裁剪好的泡沫铜电极片浸泡在丙酮中，超声5min后，将电极片取出，放入去离子水中，超声水洗5min，再将电极片取出，放入2mol/L盐酸中浸泡10min，然后，将电极片取出，用去离子水淋洗后，放入真空干燥箱中进行干燥；
(2)称取0.897g氢氧化钾，溶解于40ml去离子水中，之后，搅拌下加入0.8mL过氧化氢溶液，再加入10ml的22.5mmol/L量的硝酸银溶液；
(3)迅速将步骤(1)预处理过的泡沫铜电极片放入步骤(2)所得混合溶液中，在室温下反应12h,然后将电极片取出，分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中干燥后，得到Ag修饰的Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极。
对照例一：
(1)将泡沫铜裁剪为1cm×1cm的正方形电极片，将所得泡沫铜电极进行预处理：将裁剪好的泡沫铜浸泡在丙酮溶液中，并超声5min，水洗超声5min，再用2mol/L HCl浸泡15min，水洗多次后放入真空干燥箱中干燥。
(2)称取0.897g氢氧化钾，在室温下溶解于30ml去离子水中，之后加入0.8mL过氧化氢溶液，混合均匀。
(3)迅速加入步骤(1)预处理过的泡沫铜，在室温下反应2h后,分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中干燥后，得到Cu2O纳米带/泡沫铜电极。
图1为利用本发明实施例一所述方法制备的Ag/Cu2O纳米带/泡沫铜电极的XRD谱图和Cu2O的标准衍射谱图(JCPDS No.65-3288)。图中两个强衍射峰来自于基底泡沫铜，除此之外，在2θ＝36.5°，42.4°和61.6°处的三个衍射峰分别与立方相Cu2O的标准衍射谱图(JCPDS No.65-3288)的(111)、(200)和(220)晶面的衍射相对应，说明在泡沫铜基底上生长了Cu2O。除Cu以及Cu2O的衍射峰外，图谱中在2θ＝38.1°以及64.4°处存在两个衍射峰，与Ag标准衍射谱图(JCPDS No.65-2871)相对比后发现，两个衍射峰分别对应于Ag的(111)和(220)晶面，该结果表明所制备的材料为Ag/Cu2O/Cu复合材料。
图2为利用本发明实施例一所述方法制备的Ag/Cu2O纳米带/泡沫铜电极不同放大倍数的SEM照片。从图2a的低倍SEM照片可以看出泡沫铜的基本骨架结构，骨架表面十分粗糙。将泡沫铜骨架表面局部放大得到图2b，从图2b可以看出，泡沫铜表面是由一维的纳米带构成的，纳米带尺寸均一，长度达到微米级，窄的部分和半透明部分显示纳米带的厚度，宽的部分显示纳米带的宽度，纳米带与纳米带之间相互交错排列成网状。这种由纳米带组成的交错网状结构，不仅增大了催化剂的比表面积，也有利于电解液进入电极内部，进一步增强电极导电性。这种形貌和结构对其电催化性能的提高起到了至关重要的作用。
图3a为利用本发明实施例一所述方法制备的Ag/Cu2O纳米带/泡沫铜电极、对照例一所述方法制备的Cu2O纳米带/泡沫铜电极、Pt/C电极和泡沫铜电极用于电催化分解水制氢的线性扫描伏安曲线。从图3a可以看出，当电流密度为-10mA/cm-2时，所制备的Ag/Cu2O/泡沫铜样品的过电为108mV，接近于Pt/C电极，而对照例一所制备Cu2O/泡沫铜电极的过电位为201mV，单纯泡沫铜电极的过电位为327mV。说明本发明所述方法制备的Ag/Cu2O纳米带/泡沫铜电极具有与Pt/C电极相当的高活性。图3b为利用本发明实施例一所述方法制备的Ag/Cu2O纳米带/泡沫铜电极、对照例一所述方法制备的Cu2O纳米带/泡沫铜电极的塔菲尔曲线，从图3b中可以看出，Ag/Cu2O/泡沫铜电极的塔菲尔曲线斜率也远小于Cu2O/泡沫铜电极的塔菲尔曲线斜率。由过电位和塔菲尔曲线斜率比较，说明Ag/Cu2O/泡沫铜电极电催化分解水制氢的效率远远地高于Cu2O/泡沫铜的产氢效果，与Pt/C电极相当。
图4为实施例一所制备Ag/Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极在200mV过电位下的计时电流曲线，用以表征所制备电极的稳定性。电极在200mV的过电位下反应10h，从图中可以发现，其电流密度直至10h基本保持不变，说明Ag/Cu2O纳米带/泡沫铜电极具有很好的稳定性。
通过实施列可以发现，利用本发明制备的Ag/Cu2O纳米带/泡沫铜电极既具有高活性的电催化制氢性能又具有高活性的水溶液有机污染物电催化降解性能。这种“1+1”远大于2的电催化性能的提升，源于Ag与Cu2O纳米带的协同相互作用和良好的电子传输性以及多孔结构的高比表面积，这种高电催化活性对于氢能的开发具有重要意义。
利用本发明制备的Ag/Cu2O纳米带/泡沫铜电极对水溶液中多种有机染料进行电催化降解也具有很好的电催化降解性能，可以用于有机废水的处理。
上述实施例是本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，未背离本发明的原理与工艺过程下所作的其它任何改变、替代、简化等，均为等效的置换，都应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种Ag/Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极及其制备方法，其特征在于，所述Ag/Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极是一种以泡沫铜为基底原位生长的单分散金属Ag修饰的Cu2O纳米带所组成的高效电催化电极；所述制备方法是泡沫铜既作为电极基底材料又作为反应物，采用室温液相法，在泡沫铜上一步原位反应，直接生长单分散Ag修饰的Cu2O纳米带，得到Ag/Cu2O/泡沫铜复合电极，包括下述步骤：
(1)将泡沫铜裁剪为1cm×1cm的正方形电极片，再将裁剪好的泡沫铜电极片浸泡在丙酮中，超声5-10min后，将电极片取出，放入去离子水中，超声水洗5-10min，再将电极片取出，放入2mol/L盐酸中浸泡10-15min，然后，将电极片取出，用去离子水淋洗后，放入真空干燥箱中进行干燥；
(2)称取0.2-1.6g氢氧化钾，溶解于10-50ml去离子水中，之后，搅拌下加入0.2-1.6mL过氧化氢溶液，再加入5-25ml的22.5mmol/L量的硝酸银溶液；
(3)迅速将步骤(1)预处理过的泡沫铜电极片放入步骤(2)所得混合溶液中，在室温下反应1-12h,然后将电极片取出，分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中干燥后，得到Ag修饰的Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810570044.6A CN108823588B (zh) | 2018-06-05 | 2018-06-05 | 一种Ag修饰的Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810570044.6A CN108823588B (zh) | 2018-06-05 | 2018-06-05 | 一种Ag修饰的Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108823588A true CN108823588A (zh) | 2018-11-16 |
| CN108823588B CN108823588B (zh) | 2020-06-23 |
Family
ID=64143944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810570044.6A Active CN108823588B (zh) | 2018-06-05 | 2018-06-05 | 一种Ag修饰的Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108823588B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110607535A (zh) * | 2018-06-15 | 2019-12-24 | 新奥科技发展有限公司 | 一种电极及其制备方法、电解装置 |
| CN114232019A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-25 | 南华大学 | 一种负载Ag纳米颗粒的铜基纳米阵列催化剂及其制备方法和应用 |
| CN115229200A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-10-25 | 西安培华学院 | 一种立方体状多孔银微米材料的制备方法 |
| EP4098775A4 (en) * | 2020-01-27 | 2024-07-31 | Riken | CATHODE ELECTRODE, CATHODE ELECTRODE AND SUBSTRATE COMPLEX AND METHOD FOR MANUFACTURING A CATHODE ELECTRODE AND SUBSTRATE COMPLEX |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103578784A (zh) * | 2013-10-16 | 2014-02-12 | 安徽师范大学 | 一种纳米氧化铜复合材料及其制备方法、超级电容器电极及超级电容器 |
| CN104694937A (zh) * | 2015-03-08 | 2015-06-10 | 衢州学院 | 一种循环冷却水微碱化过渡期换热器电化学诱导成膜方法 |
| CN106868540A (zh) * | 2017-02-14 | 2017-06-20 | 西安理工大学 | 一种基于银修饰的纳米氧化亚铜光催化材料的制备方法 |
| WO2017128847A1 (zh) * | 2016-01-28 | 2017-08-03 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种规模化太阳能光催化-光电催化分解水制氢的方法 |
-
2018
- 2018-06-05 CN CN201810570044.6A patent/CN108823588B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103578784A (zh) * | 2013-10-16 | 2014-02-12 | 安徽师范大学 | 一种纳米氧化铜复合材料及其制备方法、超级电容器电极及超级电容器 |
| CN104694937A (zh) * | 2015-03-08 | 2015-06-10 | 衢州学院 | 一种循环冷却水微碱化过渡期换热器电化学诱导成膜方法 |
| WO2017128847A1 (zh) * | 2016-01-28 | 2017-08-03 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种规模化太阳能光催化-光电催化分解水制氢的方法 |
| CN106868540A (zh) * | 2017-02-14 | 2017-06-20 | 西安理工大学 | 一种基于银修饰的纳米氧化亚铜光催化材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| RAN JI等: ""one-step hydrothermal synthesis of Ag/Cu2O heterogeneous nanostructures over Cu foil and their SERS applications"", 《RSC ADVANCES》 * |
| YONGXING ZHANG等: ""one-step solvothermal synthesis of interlaced nanoflake-assembled flower-like hierarchical Ag/Cu2O composite microspheres with enhanced visible light", 《RSC ADVANCES》 * |
| 郭小华: ""核壳结构纳米Cu2O/Ag的制备、表征和应用研究"", 《化学研究与应用》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110607535A (zh) * | 2018-06-15 | 2019-12-24 | 新奥科技发展有限公司 | 一种电极及其制备方法、电解装置 |
| CN110607535B (zh) * | 2018-06-15 | 2021-07-13 | 新奥科技发展有限公司 | 一种电极及其制备方法、电解装置 |
| EP4098775A4 (en) * | 2020-01-27 | 2024-07-31 | Riken | CATHODE ELECTRODE, CATHODE ELECTRODE AND SUBSTRATE COMPLEX AND METHOD FOR MANUFACTURING A CATHODE ELECTRODE AND SUBSTRATE COMPLEX |
| CN114232019A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-25 | 南华大学 | 一种负载Ag纳米颗粒的铜基纳米阵列催化剂及其制备方法和应用 |
| CN115229200A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-10-25 | 西安培华学院 | 一种立方体状多孔银微米材料的制备方法 |
| CN115229200B (zh) * | 2022-07-26 | 2024-04-09 | 西安培华学院 | 一种立方体状多孔银微米材料的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108823588B (zh) | 2020-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109174162B (zh) | 一种铁掺杂双金属磷化物电催化剂及其制备方法和应用 | |
| Chen et al. | Direct growth of BiVO4/Bi2S3 nanorod array on conductive glass as photocatalyst for enhancing the photoelectrochemical performance | |
| CN108823588A (zh) | 一种Ag修饰的Cu2O纳米带/泡沫铜复合电极及其制备方法 | |
| CN107694581B (zh) | 杂原子掺杂的多孔碳包覆磷化亚铜复合型催化剂的应用 | |
| CN106435635A (zh) | 一种高效光电催化分解水产氧电极的制备方法及应用 | |
| CN109806879A (zh) | 一种CeO2-NiCo2O4/NF复合电催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN109746011B (zh) | 一种mof基衍生的复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN110743603A (zh) | 一种钴铁双金属氮化物复合电催化剂及其制备方法与应用 | |
| She et al. | Spatially separated bifunctional cocatalysts decorated on hollow-structured TiO2 for enhanced photocatalytic hydrogen generation | |
| CN112680741B (zh) | 一种钌掺杂磷化钴电催化剂的制备方法与应用 | |
| CN109055972A (zh) | Mn掺杂Ni3S2纳米阵列析氢催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113105645B (zh) | 一种镍基金属有机框架化合物制备方法、产品和应用 | |
| CN114685805B (zh) | 一种室温下直接合成电催化二氧化碳还原的mof材料的制备方法 | |
| Fang et al. | Fabrication of ultrathin two-dimensional/two-dimensional MoS2/ZnIn2S4 hybrid nanosheets for highly efficient visible-light-driven photocatalytic hydrogen evolution | |
| CN106345501A (zh) | 一种基于磁性离子液体修饰碳纳米管复合材料制备磷化铁的方法及其产品和应用 | |
| Luo et al. | Capacitance catalysis: positive and negative effects of capacitance of Mo2C in photocatalytic H2 evolution | |
| Lin et al. | Nickel–Cobalt Selenide Electrocatalytic Electrode toward Glucose Oxidation Coupling with Alkaline Hydrogen Production | |
| CN109267095A (zh) | 一种新型磷化镍催化剂及其制备方法 | |
| CN108565469A (zh) | 一种钴-氮掺杂碳复合材料及其制备方法 | |
| CN108842168A (zh) | 一种两步电化学法制备g-C3N4/MMO复合薄膜光电极 | |
| CN108823598A (zh) | 一种Ag修饰多孔结构Cu3P/泡沫铜复合电极及其制备方法 | |
| CN104857975A (zh) | CdIn2S4-石墨烯复合光催化剂的制备方法与应用 | |
| CN113755861A (zh) | 一种z型异质结光电极的制备方法和用途 | |
| CN110854396A (zh) | 一种多孔双空心球结构的PtAg纳米晶及其制备方法和应用 | |
| Guan et al. | Review on Synthesis, Modification, Morphology, and Combination of BiVO4-based Catalysts for Photochemistry: Status, Advances, and Perspectives |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for 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: 20220921 Address after: 230000 Room 203, building 2, phase I, e-commerce Park, Jinggang Road, Shushan Economic Development Zone, Hefei City, Anhui Province Patentee after: Hefei Jiuzhou Longteng scientific and technological achievement transformation Co.,Ltd. Address before: No. 53, Zhengzhou Road, North District, Qingdao, Shandong Patentee before: QINGDAO University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20221216 Address after: 274000 in Bohai Road intelligent manufacturing machinery and equipment Industrial Park, Heze Economic Development Zone, Shandong Province Patentee after: Shandong Kangwo Holding Co.,Ltd. Address before: 230000 Room 203, building 2, phase I, e-commerce Park, Jinggang Road, Shushan Economic Development Zone, Hefei City, Anhui Province Patentee before: Hefei Jiuzhou Longteng scientific and technological achievement transformation Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |