技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種析氫陰極材料的制備方法及其在光電制氫中的應(yīng)用，具體地涉及析氫陰極材料的低溫制備方法及其在光電制氫中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

氫能作為二次能源具有能量密度高、熱轉(zhuǎn)化效率高、輸送成本低、對(duì)環(huán)境零污染等諸多優(yōu)點(diǎn)，是最具競(jìng)爭(zhēng)力的未來能源。直接利用太陽(yáng)能制氫，具有廣闊的發(fā)展前景。光解水制氫技術(shù)主要分為光催化制氫和光電催化制氫，相比光催化制氫，光電催化制氫減少了電子-空穴對(duì)的復(fù)合，使得分離效率提高，能在兩極上分別獲得氫氣和氧氣。目前光電催化制氫的研究主要集中在陽(yáng)極光催化劑方面，而陰極電催化劑主要是貴金屬鉑，存在成本高等問題，為了降低成本、提高轉(zhuǎn)換效率，采用簡(jiǎn)單低成本的技術(shù)制備低成本的陰極析氫材料成為研究的熱點(diǎn)。

文獻(xiàn)“唐元?jiǎng)住⒚鲜珂隆呛１螅娮釉c材料。28卷，第9期，2009年9月”中提到采用置換法還原絡(luò)合銀離子，在銅粉顆粒表面沉積金屬銀。研究了還原劑、絡(luò)合劑、分散劑種類和數(shù)量對(duì)包覆效果的影響。

中國(guó)專利“CN?1483539A利用金屬置換反應(yīng)制備金屬納米材料的方法”在室溫到100℃內(nèi)采用金屬置換反應(yīng)制備金屬納米顆粒。高溫條件下的置換反應(yīng)會(huì)由于反應(yīng)速度過快而很難形成均勻的顆粒。且文件中提到需要利用二氧化鈦的輔助作用，增加了技術(shù)的難度和不可重復(fù)性。

發(fā)明內(nèi)容

因此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的這些問題，本發(fā)明人進(jìn)行了深入研究，開發(fā)了一種可以低溫制備表面具有均勻顆粒的陰極析氫材料的方法。

<1>.一種析氫陰極材料的低溫制備方法，所述方法包括如下步驟：將活潑金屬進(jìn)行表面處理；將配制好的陰極活性材料的前驅(qū)反應(yīng)溶液在零下20℃至0℃的溫度進(jìn)行恒溫處理；將經(jīng)過表面處理的活潑金屬放置在陰極活性材料的前驅(qū)反應(yīng)溶液中，并且在零下20℃至0℃的溫度進(jìn)行攪拌浸鍍；以及將活潑金屬取出并沖洗吹干之后，用作析氫陰極材料。

<2>.根據(jù)<1>所述的方法，其中所述方法還包括：將浸鍍后的活潑金屬?gòu)那膀?qū)反應(yīng)溶液中取出并沖洗吹干之后，用作析氫陰極材料。

<3>.根據(jù)<1>所述的方法，其中所述活潑金屬選自銅、鋁、鎳和不銹鋼中的一種。

<4>.根據(jù)<1>或<2>所述的方法，其中所述陰極活性材料的前驅(qū)反應(yīng)溶液選自氯鉑酸溶液、硝酸銀和氯金酸溶液中的一種。

<5>.根據(jù)前面任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氯鉑酸溶液為1mg/L-100mg/L的乙醇溶液。

<6>.根據(jù)前面任一項(xiàng)所述的方法，其中所述表面處理包括：用堿性溶液浸泡去除所述活潑金屬的表面油脂以及用高氯酸或硫酸浸泡去除所述活潑金屬的表面氧化層。

<7>.根據(jù)前面任一項(xiàng)所述的方法，其中所述攪拌浸鍍的時(shí)間為5min-3h。

<8>.根據(jù)前面任一項(xiàng)所述的方法，其中所述攪拌浸鍍的時(shí)間為10min-30min。

<9>.一種由前面任一項(xiàng)所述方法制備的析氫陰極材料在光電催化制氫中的應(yīng)用。

通過光電流及產(chǎn)氫測(cè)試證明本發(fā)明的低溫下制備的樣品產(chǎn)生的效果遠(yuǎn)高于高溫下制備的樣品，而且用作光電制氫體系中的陰極析氫材料時(shí)，與傳統(tǒng)的鉑電極相比，成本降低了很多。所以采用這種簡(jiǎn)單的制備工藝，在降低陰極析氫材料成本的同時(shí)還提高了其析氫性能。

附圖說明

圖1是表示根據(jù)本發(fā)明制備方法的一個(gè)實(shí)施方案獲得的陰極析氫材料的電壓-電流圖；

圖2是表示根據(jù)本發(fā)明制備方法的一個(gè)實(shí)施方案獲得的陰極析氫材料的累積產(chǎn)氫量的圖；

圖3是表示根據(jù)本發(fā)明制備方法的一個(gè)實(shí)施方案獲得的陰極析氫材料的表面形貌的電子顯微鏡(SEM)照片；

圖4是顯示本發(fā)明的實(shí)施例1以及比較例1所獲得的陰極析氫材料的電壓-電流比較結(jié)果的圖；

圖5是顯示本發(fā)明的實(shí)施例1以及比較例1所獲得的陰極析氫材料的累積產(chǎn)氫量比較結(jié)果的圖；

圖6是本發(fā)明的實(shí)施例1中獲得的陰極析氫材料的表面形貌的電子顯微鏡(SEM)照片；以及

圖7是本發(fā)明的比較例1中獲得的陰極析氫材料的表面形貌的電子顯微鏡(SEM)照片。

具體實(shí)施方式