CN112626540B - 一种用于电解水的多级结构电极及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电解水的多级结构电极及其制备方法，首先经过电化学刻蚀得到一级结构粗糙镍网，根据不同应用目的，在粗糙镍网表面沉积铁系双金属及其合金，再在碱性电解质中进行电化学氧化使其表面形成铁系双金属羟基氧化物得到三级结构。该法使镍网表面的粗糙度增加，增加了锚定位点，再通过多级结构之间的协同效应，在实现高效的催化活性的同时保持持久的耐久性，比负载的单级或双级结构性能更优。当分解电压达到2.0V时，电流密度最大可达到10000A/m²以上；活化之后的稳定性测试是在6000A/m²的电流密度下持续制氢超过100h后性能保持基本不变。该方法制备的电极材料显示出优异的催化活性和稳定性，非常适用于电解水用电解槽的工业化应用。

Description

一种用于电解水的多级结构电极及其制备方法

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及在一种用于电解水的多级结构电极及其制备方法，该方法改进的电极材料可稳定应用于大电流密度下的电解水工业。

背景技术

由于化石燃料的不可再生性，人们对能源和环境问题的日益关注促使人们寻找绿色可再生能源来替代化石燃料。作为一种清洁和可再生能源，氢气显示出巨大的潜力。常用电解水制氢工艺受限于电解成本一直发展缓慢，寻找高效的电催化剂来加速电解水反应是解决上述技术难题的有效方式。理想催化剂通常具有较低的活化能势垒，在较低的过电位值下可以驱动较大的电流密度。目前，铂基催化剂和氧化钌或氧化铱依然是最先进的催化剂，分别可使HER和OER达到较低的过电势。但是，贵金属昂贵的成本和稀缺的含量限制了它们的大规模的开发利用。而且，这些贵金属催化剂在持久的高电流密度下表现出稳定性差的缺点，使其远远不能满足规模化制氢的需求。因此，人们迫切需要开发一种具有高活性和稳定性的低成本电催化材料的制备方法。其中包括利用过渡金属氢氧化物、羟基氧化物、硫化物、磷化物、硒化物等作为电极材料。在这其中，双金属化合物较单金属化合物往往表现出更好的催化活性，特别是NiFe、CoFe基化合物(主要包括镍铁、钴铁氢氧化物、羟基氧化物)显示出优异的OER活性，而NiCo、NiMo基化合物则显示出极高的HER催化活性。除了提高催化剂的本征活性之外，合理地构建纳米材料的结构也是提升催化性能的重要手段，核壳结构是制备高活性和持久稳定性催化剂的重要合成手段，该结构在电解水分解过程中具有高效率和耐久性。通过合理的构建，利用高导电性、高稳定性合金化合物作为内核，催化活性较高、活性位点更多的双金属氢氧化物为外壳，通过核壳之间的协同效应即可实现高效的催化活性，又可以保持持久的耐久性。但据大多数报道，这些催化性能优异的催化剂合成方法多为高温水热合成法、高温气相沉积法、共沉淀法等，这些方法的缺点在于成本较高、反应条件苛刻，环境污染等。近几年，利用电化学法制备金属化合物被认为是一种快捷有效的实验方法，该方法所需的成本较传统的水热合成法成本更低、制备过程简单、合成效率更高。合成出来的产品可控性更好，稳定性更高，而且其具备大规模量产的可能性更大等优势。经过调研发现，迄今为止大多数报道的电催化剂通常在低电流密度下运行(大多在2000～4000A/cm²)，而工业电解水需要在大电流密度下持续运行(一般要大于5000A/cm²)，虽然也有报道的催化剂可以驱动大电流密度电解水，但是其耐久性往往只能维持在十几个小时，远不能达到工业级标准的数百小时的要求。

发明内容

本发明的目的在于提升电解水用电解槽电极材料的性能，通过利用电化学手段对以镍网为代表的电极材料进行改性形成多级结构，并将其应用于大电流密度下电解水制氢工业。解决了用于电解水的传统支撑体电极材料(镍网)出现的高消耗低输出和高稳定性低活性等难题。同时解决了在支撑体上形成多级结构存在的工艺繁琐，成本高昂，产品稳定性差等问题。

为了实现上述目的，本发明涉及的一种用于电解水的多级结构电极，包括经过电化学刻蚀的镍网，在镍网上电化学沉积形成的铁系双金属及其合金，以及对铁系双金属及其合金表层进行电化学氧化形成的片层状铁系双金属羟基化合物，所述铁系双金属中的至少一种金属为铁系金属，即为Fe、Co和Ni中的至少一种。

本发明涉及的一种用于电解水的多级结构电极的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)电化学刻蚀形成一级结构——粗糙镍网基底：将商业镍网(标记为E-NM)置于HCl溶液中，进行电化学刻蚀，得到表面凹凸不平的E-NM电极。经过电化学刻蚀，镍网原本光滑的表面被刻蚀为凹凸不平粗糙的表面，但其整体的机械强度没有发生变化，有利于下一步电沉积二级结构M的负载和沉积后的稳定性。

(2)电化学沉积负载二级结构——铁系双金属及其合金M：将步骤(1)得到的电极材料E-NM置于一定比例的铁系双金属无机盐电解质溶液中，进行电化学沉积，在E-NM电极表面沉积铁系双金属及其合金M，经过洗涤、干燥后得到铁系双金属及其合金(标记为M/E-NM，例如析氢电极为M＝NiCo，析氧电极为M＝NiFe)。

(3)电化学氧化形成三级结构——片层状铁系双金属羟基氧化物MOOH：将步骤(2)得到的电极M/E-NM置于一定浓度的碱性电解质中，进行电化学氧化，在铁系双金属及其合金M表面形成了薄薄的片层状铁系双金属羟基氧化物MOOH，经过洗涤、干燥后得到三级结构复合电极(标记为MOOH/M/E-NM)。

进一步地，所述铁系双金属无机盐中至少一种为铁系金属盐，如铁盐、镍盐或钴盐。具体地，所述铁系双金属无机盐包括Fe₂(SO₄)、NiSO₄、CoSO₄、MnSO₄、H₈MoN₂O₄、FeCl₃、NiCl₂、CoCl₂、MnCl₂，对应地，铁系双金属合金包括但不限于NiCo、NiFe、NiMo、NiMn、CoFe、CoMo、CoMn、FeMo、FeMn中的一种，铁系双金属羟基氧化物包括但不限于NiCoOOH、NiFeOOH、NiMoOOH、NiMnOOH、CoFeOOH、CoMoOOH、CoMnOOH、FeMoOOH、FeMnOOH中的一种。铁系双金属无机盐的配比对电极性能的影响较大，较佳地，铁系双金属无机盐中Ni：Fe的摩尔比为1：1。

具体地，所述步骤(1)中HCl溶液浓度为3M，采用计时电流法进行电化学刻蚀，步骤(2)中采用计时电流法进行电化学沉积，步骤(3)中采用计时电势法进行电化学氧化，且均在室温26℃下进行。

优选地，所述的步骤(1)中的刻蚀时间为100-1000s、步骤(2)中的沉积时间为30-300s、步骤(3)中的电化学氧化时间为120s。

进一步地，在本发明涉及的步骤(1)中商业镍网为经过浓盐酸超声预处理过的镍网，目的是为了去除表面的氧化物和杂质。

进一步地，在本发明涉及的步骤(1)中的计时电流法，步骤(3)中的计时电势法达到的电位设置均高于Ni或Ni²⁺理论氧化电位。

进一步地，在本发明涉及的步骤(2)中的铁系双金属无机盐电解质溶液中还包括硼酸和氯化铵。酸硼酸作为酸碱pH缓冲剂，氯化铵作为电解质增加溶液的导电性。

本发明以镍网为集流体利用电化学手段对电极材料进行改性形成多级结构来提升电解水用电解槽中电极材料性能，电极材料具有良好的耐腐蚀性、高活性和高稳定性，而且在5000A/m²以上的大电流密度下仍可以表现出较好的催化活性和稳定性，特别适用于大电流密度下电解水产业。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)以商业镍网为集流体，利用电化学刻蚀法，使其表面的粗糙度增加，增加锚定位点，提高负载物的负载稳定性；(2)以电化学刻蚀的镍网为基础，通过电化学沉积法在其表面沉积铁系双金属及其合金，再电化学氧化形成片层状铁系双金属羟基氧化物，进一步提高了材料的电化学性能；(3)该制备方法工艺简单、成本低廉、无环境污染，制备出的产品负载均匀、结构规整、性能稳定，特别适合大规模产业应用；(4)通过多级结构之间的协同效应实现高效的催化活性的同时保持持久的耐久性，比负载的单级或双级结构性能更优。

附图说明

图1为对比例1中涉及的NiFe/NM在不同放大倍率下的SEM图，其中，a和b为沉积120s；c和d为沉积300s。

图2为实施例1中涉及的不同材料在不同放大倍率下的SEM图，其中，a，b和c为未处理的纯商业镍网材料；d，e和f为经过100s电化学刻蚀之后E-NM电极材料；g，h和i为沉积后电氧化之后的NiFeOOH/NiFe/E-NM电极。

图3为实施例1中不同沉积时长的NiFeOOH/NiFe/E-NM电极材料应用于析氧性能线性伏安法(LSV)测试曲线。

图4为实施例1中不同NiFe金属比例制备的NiFeOOH/NiFe/E-NM电极材料应用于析氧性能的LSV测试曲线。

图5为实施例1中涉及的NM、E-NM-100s和最佳实验条件下得到的NiFeOOH/NiFe/E-NM以及对比例1涉及的NiFeOOH/NiFe/NM应用于电解水的析氧性能测试，其中(a)为析氧的线性伏安法测试曲线；(b)为不同电流密度下的过电位柱状图；(c)为Tafel斜率图谱；(d)为其阻抗图谱。

图6为实施例1中涉及的NM和最佳实验条件下得到的NiFeOOH/NiFe/E-NM在500mA/cm2电流密度下的稳定性测试图，其中a为NM，NiFeOOH/NiFe/NM和NiFeOOH/NiFe/E-NM电极在6000A m-2下的稳定性测试图；b为稳定性测试之后与最初的LSV性能对比图。

图7为不同阳极和阴极材料组装成的碱性全解水电解槽的LSV性能图。

图8为图7中NiCoOOH/NiCo/E-NM//NiFeOOH/NiFe/E-NM电解槽在6000Am^-2下的稳定性测试图。

图9为实施例1-8不同金属合金的析氢及析氧性能LSV测试图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对以商业镍网为代表的电极材料进行改性形成多级结构的合成过程和催化活性做进一步说明。

对比例1：

(1)将尺寸为1.5×1cm的商业镍网(NM)在3M的HCl溶液中超声处理15分钟，去除表面氧化物和杂质，然后用去离子水和乙醇在超声浴中交替冲洗数次。之后，将镍网于60℃真空中干燥并保持在真空干燥器待用。

(2)用浓度为2M的NH₄Cl、0.2M的H₃BO₃、0.1M的NiSO₄和0.1M的FeSO₄溶液作为沉积电解质，采用两电极体系，用步骤(1)处理后的镍网作为阴极，在500mA·cm^-2的恒电流密度分别电沉积120s和300s，冲洗干燥后得到NiFe/NM，测定其单位面积电沉积质量，如表2所示。

(3)1M的KOH溶液电解质，采用三电极体系，将NiFe/NM-120s作为工作电极，石墨棒作为对电极，Hg/HgO作为参比电极，采用计时电势法CP进行电氧化，设定500mAcm^-2的恒电流进行氧化30min，冲洗干燥后得到NiFeOOH/NiFe/NM电极。

实施例1：制备表面粗糙的镍网(E-NM)

(1)将尺寸为1.5×1cm的商业镍网(NM)在3M的HCl溶液中超声处理15分钟，去除表面氧化物和杂质，然后用去离子水和乙醇在超声浴中交替冲洗数次。之后，将镍网60℃真空干燥并保持在真空干燥器待用。

(2)3M的HCl继续作为电解质，采用三电极体系，将步骤(1)处理后的NM作为工作电极，石墨棒作为对比电极，Ag/AgCl作为参比电极，采用计时电流法it进行电化学刻蚀，设定电压为1V，测定不同刻蚀时间下得到的E-NM电极的性能，如表1所示，电化学刻蚀最佳时间为100s。

表1

(3)用含有2M的NH₄Cl、0.2M的H₃BO₃、NiSO₄和FeSO₄混合溶液作为沉积电解质，采用两电极体系，用E-NM-100s作为阴极，在500mA·cm^-2的恒电流密度进行电沉积，冲洗干燥后得到不同的NiFe/E-NM。测定不同电沉积时间和不同摩尔比制备的NiFe/E-NM的单位面积电沉积质量，如表2所示。

表2

(4)用1M的KOH溶液作为电解质，采用三电极体系，将表2中不同条件下制备的NiFe/E-NM作为工作电极，石墨棒作为对电极，Hg/HgO作为参比电极，采用计时电势法CP进行电化学氧化，设定500mAcm^-2的恒电流进行氧化30min，冲洗干燥后得到不同实验条件下的NiFeOOH/NiFe/E-NM电极。

图1对比例1制备的NiFeOOH/NiFe/NM的SEM图，图2为实施例2步骤(1)得到的商业镍网，步骤(2)得到的E-NM-100s和步骤(4)得到的NiFeOOH/NiFe/E-NM电极的SEM图，可以看出通过电化学刻蚀后镍网纤维表面由光滑变为粗糙，易于后续电沉积合金成核，以电化学刻蚀后的镍网作为集流体合成的电极性能优于直接用商业镍网合成的电极。

图3和4为实施例1在不同实验条件下制备的NiFeOOH/NiFe/E-NM的电化学性能，可以得知当Ni/Fe摩尔比为1:1，电沉积时间为120s时，得到的电极材料性能最佳。图1为不同沉积时间下得到NiFe/NM的，结果表明：没有经过电刻蚀直接电沉积NiFe，在相同条件下是沉积物不均匀的，且不能形成多孔结构，负载量下降，稳定性差。

图5为实施例1中涉及的NM、E-NM-100s和最佳实验条件下得到的NiFeOOH/NiFe/E-NM以及对比例1涉及的NiFeOOH/NiFe/NM应用于电解水的析氧性能测试图。从图中可以看出最佳样品的析氧性能优越，相比于原先的支撑体NM，到大幅度的提升，仅需286mV的过电位即可达到500mA/cm²,而纯镍网则需要达到0.932mV，而且最大的放电电流密度达到了1000mA cm^-2以上；超低的Tafel斜率说明了其三维多孔结构优异的动力学性能。

图6a为实施例1中涉及的NM和最佳实验条件下得到的NiFeOOH/NiFe/E-NM以及对比例1涉及的NiFeOOH/NiFe/NM在500mA/cm²电流密度下的稳定性测试图。从图中可知：NiFeOOH/NiFe/E-NM仅需1.51V电压即可达到500mA/cm²，而纯镍网则需要2.2V；500mA/cm²电流密度下，在通过72h小时活化后，NiFeOOH/NiFe/E-NM无明显的性能衰退，说明其稳定性与原支撑体材料相媲美的前提下，大幅度提高了其催化活性。图6b为三个对比样品经过长期稳定性测试之后，通过LSV曲线来评估催化剂活性的衰减，从图中可知，经过长期的稳定性测试之后，NiFeOOH/NiFe/E-NM的稳定性要优于NiFeOOH/NiFe/NM，可与纯镍网相媲美。

实施例2：NiCoOOH/NiCo/E-NM的制备方法具体如下：

(1)用含有2M的NH₄Cl、0.2M的H₃BO₃、0.1M的NiSO₄和0.1M的CoSO₄的混合溶液作为沉积NiCo的电解质，采用两电极体系，将实施例1步骤(2)电化学刻蚀制备的E-NM-100s作为阴极。采用500mA·cm^-2的恒电流密度进行电沉积，沉积时长为120s，冲洗干燥后得到NiCo/E-NM，E-NM-100s单位面积沉积NiCo的质量是9.5mg/cm²。

(2)用1M的KOH溶液作为电解质，采用三电极体系，将NiCo/E-NM作为工作电极，石墨棒作为对电极，Hg/HgO作为参比电极，采用计时电势法CP进行电化学氧化，设定500mAcm^-2的恒电流进行氧化30min，冲洗干燥后得到NiCoOOH/NiCo/E-NM电极。

图7为不同阳极和阴极材料组装成的碱性电解槽的电化学测试图，选择实施例1最佳条件下制备的NiCoOOH/NiCo/E-NM作为阴极，实施例2中制备的NiCoOOH/NiFe/E-NM作为阳极，组装成碱性电解槽测试。可以得知全解水性能优于由商业PtC与RuO₂组装的全解水电解槽。

图8为图7中NiCoOOH/NiCo/E-NM//NiFeOOH/NiFe/E-NM电解槽稳定性测试图，从图中可以看出，采用计时电势分析法，在500mA/cm²电流密度下，经过100h以上的持续电解水测试后性能无明显的衰退。

实施例3：NiMoOOH/NiMo/E-NM的制备方法具体如下：

(1)用含有2M的NHCl₄、0.2M的H₃BO₃、0.1M的NiSO₄和0.1M的H₈MoN₂O₄的混合溶液作为沉积NiMo的电解质，采用两电极体系，将实施例1步骤(2)电化学刻蚀制备的E-NM-100s作为阴极。采用500mA·cm^-2的恒电流密度进行电沉积，沉积时长为120s，冲洗干燥后得到NiMo/E-NM，E-NM-100s单位面积沉积NiMo的质量是9.7mg/cm²。

(2)用1M的KOH溶液作为电解质，采用三电极体系，将NiMo/E-NM作为工作电极，石墨棒作为对电极，Hg/HgO作为参比电极，采用计时电势法CP进行电氧化，设定500mAcm^-2的恒电流进行氧化30min，冲洗干燥后得到NiMoOOH/NiMo/E-NM电极。

实施例4：NiMnOOH/NiMn/E-NM的制备方法具体如下：

(1)用含有2M的NHCl₄、0.2M的H₃BO₃、0.1M的NiSO₄和0.1M的MnSO₄的混合溶液作为沉积NiMn的电解质，采用两电极体系，用实施例1步骤(2)电化学刻蚀制备的E-NM-100s作为阴极。采用500mA·cm^-2的恒电流密度进行电沉积，沉积时长为120s，冲洗干燥后得到NiMn/E-NM，E-NM-100s单位面积沉积NiMn的质量是8.3mg/cm²。

(2)用1M的KOH溶液作为电解质，采用三电极体系，将NiMn/E-NM作为工作电极，石墨棒作为对电极，Hg/HgO作为参比电极，采用计时电势法CP进行电氧化，设定500mAcm^-2的恒电流进行氧化30min，冲洗干燥后得到NiMnOOH/NiMn/E-NM电极。

实施例5：CoFeOOH/CoFe/E-NM的制备方法具体如下：

(1)用含有2M的NHCl₄、0.2M的H₃BO₃、0.1M的CoSO₄和0.1M的FeSO₄的混合溶液作为沉积CoFe的电解质，采用两电极体系，用实施例1步骤(2)电化学刻蚀制备的E-NM-100s作为阴极。采用500mA·cm^-2的恒电流密度进行电沉积，沉积时长为120s，冲洗干燥后得到CoFe/E-NM，E-NM-100s单位面积沉积CoFe的质量是9.1mg/cm²。

(2)用1M KOH溶液作为电解质，采用三电极体系，将CoFe/E-NM作为工作电极，石墨棒作为对电极，Hg/HgO作为参比电极，采用计时电势法CP进行电氧化，设定500mAcm^-2的恒电流进行氧化30min，冲洗干燥后得到CoFeOOH/CoFe/E-NM电极。

实施例6：CoMoOOH/CoMo/E-NM的制备方法具体如下：

(1)用含有2M的NHCl₄、0.2M的H₃BO₃、0.1M的CoSO₄和0.1M的H₈MoN₂O₄的混合物溶液作为沉积CoMo的电解质，采用两电极体系，用实施例1步骤(2)电化学刻蚀制备的E-NM-100s作为阴极。采用500mA·cm^-2的恒电流密度进行电沉积，沉积时长为120s，冲洗干燥后得到CoMo/E-NM，E-NM-100s单位面积沉积CoMo的质量是10.1mg/cm²。

(2)用1M的KOH溶液作为电解质，采用三电极体系，将CoMo/E-NM作为工作电极，石墨棒作为对电极，Hg/HgO作为参比电极，采用计时电势法CP进行电氧化，设定500mAcm^-2的恒电流进行氧化30min，冲洗干燥后得到CoMo-OOH/CoMo/E-NM电极。

实施例7：CoMnOOH/CoMn/E-NM的制备方法具体如下：

(1)用含有2M的NHCl₄、0.2M的H₃BO₃、0.1M的CoSO₄和0.1M的MnSO₄的混合溶液作为沉积CoMn的电解质，采用两电极体系，用步骤(2)电化学刻蚀制备的E-NM-100s作为阴极。采用500mA·cm^-2的恒电流密度进行电沉积，沉积时长为120s，冲洗干燥后得到CoMn/E-NM，E-NM-100s单位面积沉积CoMn的质量是9.2mg/cm²。

(2)用1M的KOH溶液作为电解质，采用三电极体系，将CoMn/E-NM作为工作电极，石墨棒作为对电极，Hg/HgO作为参比电极，采用计时电势法CP进行电氧化，设定500mAcm^-2的恒电流进行氧化30min，冲洗干燥后得到CoMn-OOH/CoMn/E-NM电极。

实施例8：FeMnOOH/FeMn/E-NM的制备方法具体如下：

(1)用含有2M的NHCl₄、0.2M的H₃BO₃、0.1M的FeSO₄和0.1M的MnSO₄的混合物溶液作为沉积FeMn的电解质，采用两电极体系，用实施例1步骤(2)电化学刻蚀制备的E-NM-100s作为阴极。采用500mA·cm^-2的恒电流密度进行电沉积，沉积时长为120s，冲洗干燥后得到FeMn/E-NM，E-NM-100s单位面积沉积FeMn的质量是9.3mg/cm²。

(2)用1M的KOH溶液作为电解质，采用三电极体系，将FeMn/E-NM作为工作电极，石墨棒作为对电极，Hg/HgO作为参比电极，采用计时电势法CP进行电氧化，设定500mAcm^-2的恒电流进行氧化30min，冲洗干燥后得到FeMnOOH/FeMn/E-NM电极。

图9为实施例1-8沉积时间为120s，双金属摩尔比为1：1的条件下，制备的多级结构电极的析氢及析氧性能LSV测试结果，可以看出以电化学刻蚀处理后的镍网的为集流体制备不同双金属电极均具有很好的性能。

实验结果表明：当分解电压达到2.0V时，电流密度最大可达到10000A/m²以上，达到工业级要求的高电流密度(5000A～6000A/m²)。并且，经过电刻蚀后粗糙的镍网表面为负载活性物质提供了丰富的锚固点，使其负载物的稳定性得到提升。该电极材料在长达72h的活化后性能达到稳定，性能稳定后将其组装为两电极碱性全电解水电解槽能够在6000A/m²稳定运行100h以上，其稳定性可以达到纯镍网支撑体的水平。通过电化学性能验证，该方法不仅能够保持其稳定的耐久性，而且增强了其催化活性，非常适用于电解水用电解槽的工业化应用。

Claims (8)

1.一种用于电解水的多级结构电极的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)电化学刻蚀形成一级结构——粗糙镍网基底E-NM：将商业镍网NM置于HCl溶液中，进行电化学刻蚀，得到表面凹凸不平的E-NM电极；

(2)电化学沉积负载二级结构——铁系双金属及其合金M：将步骤(1)得到的电极材料E-NM置于一定比例的铁系双金属无机盐电解质溶液中，进行电化学沉积，在E-NM电极表面沉积上铁系双金属及其合金M，经过洗涤、干燥后得到M/E-NM电极；

(3)电化学氧化形成三级结构——片层状铁系双金属羟基氧化物M-OOH：将步骤(2)得到的电极M/E-NM置于一定浓度的碱性电解质中，进行电化学氧化，在铁系双金属及其合金M表面形成了薄薄的片层状铁系双金属羟基氧化物M-OOH，经过洗涤、干燥后得到M-OOH/M/E-OH电极。

2.根据权利要求1所述的用于电解水的多级结构电极的制备方法，其特征在于，所述铁系双金属无机盐中至少一种为铁系金属。

3.根据权利要求2所述的用于电解水的多级结构电极的制备方法，其特征在于，铁系双金属合金为NiCo、NiFe、NiMo、NiMn、CoFe、CoMo、CoMn、FeMo、FeMn中的一种，铁系双金属合金羟基氧化物为NiCoOOH、NiFeOOH、NiMoOOH、NiMnOOH、CoFeOOH、CoMoOOH、CoMnOOH、FeMoOOH、FeMnOOH中的一种。

4.根据权利要求2所述的用于电解水的多级结构电极的制备方法，其特征在于，铁系双金属无机盐中Ni：Fe的摩尔比为1：1。

5.根据权利要求1所述的用于电解水的多级结构电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)采用计时电流法进行电化学刻蚀，步骤(2)中采用计时电流法进行电化学沉积，步骤(3)中采用计时电势法进行电化学氧化。

6.根据权利要求1所述的用于电解水的多级结构电极的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中的刻蚀时间为100-1000s、步骤(2)中的沉积时间为30-300s、步骤(3)中的电化学氧化时间为120s。

7.根据权利要求1所述的用于电解水的多级结构电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)铁系双金属无机盐电解质溶液中还包括硼酸和氯化铵。

8.权利要求1-7任一项所述方法制备的用于电解水的多级结构电极。

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