一种Pd-Fe/泡沫镍析氢催化剂及其制备方法

本发明涉及一种pd-fe/泡沫镍析氢催化剂的制备方法，尤其涉及一种pd-fe/泡沫镍析氢催化剂及其制备方法，属于析氢催化剂领域。

背景技术：

1、随着人们对能源的需求量猛增和环境污染的日益加重，化石燃料的持续消耗已导致其储量逐渐减少，最终将导致枯竭，这促使人类寻找其他类型的能源。氢气可以直接由水制备，并且具有高能量密度和无二氧化碳排放等优势，被认为是传统化石燃料的理想替代品。

2、电解水和光解水是生产纯氢气的两条有效途径。特别是电解水制氢，近年来已引起广泛的关注。电解水制氢技术的关键在于具有低过电位和高持久性的电催化剂的开发。迄今为止，许多技术人员已对析氢催化剂展开研究，但是目前常规的制备方法制备出的低成本的析氢催化剂不能兼顾低过电位和长持久性。

3、基于以上不足，开发一种能够制备过电位低、使用寿命长且价格低廉的析氢催化剂的制备方法十分重要。

技术实现思路

1、本发明提供一种pd-fe/泡沫镍析氢催化剂的制备方法，该方法能够制备出具有低过电位、高稳定性且价格低廉的催化剂，并且该方法步骤短、操作简单且实操性强。

2、本发明还提供一种pd-fe/泡沫镍析氢催化剂，该催化剂具有低过电位和高稳定性，并且价格低廉。

3、本发明还提供一种电解水的方法，该方法具有析氢效率高、成本低和应用广泛等优势。

4、本发明提供一种pd-fe/泡沫镍析氢催化剂的制备方法，包括以下步骤：

5、(1)使用三价铁溶液对泡沫镍进行刻蚀，得到刻蚀泡沫镍；

6、(2)将所述刻蚀泡沫镍作为阴极，在氯化钯和氯化钠混合溶液中进行电沉积，得到pd-fe/泡沫镍析氢催化剂；

7、其中，所述钯在所述pd-fe/泡沫镍析氢催化剂中的质量百分含量为0.3％～1.0％，所述铁在所述pd-fe/泡沫镍析氢催化剂中的质量百分含量为0.1％～0.3％。

8、如上所述的pd-fe/泡沫镍析氢催化剂的制备方法，其中，所述泡沫镍的ppi为95～110。

9、如上所述的pd-fe/泡沫镍析氢催化剂的制备方法，其中，在步骤(1)之前，采用盐酸溶液、丙酮和去离子水依次对所述泡沫镍进行洗涤处理。

10、如上所述的pd-fe/泡沫镍析氢催化剂的制备方法，其中，所述三价铁溶液为饱和三氯化铁乙醇溶液。

11、如上所述的pd-fe/泡沫镍析氢催化剂的制备方法，其中，步骤(1)中，刻蚀处理温度为40℃～60℃，刻蚀处理时间为6h～30h。

12、如上所述的pd-fe/泡沫镍析氢催化剂的制备方法，其中，所述氯化钯的摩尔浓度为0.5mm～1.5mm，所述氯化钯和氯化钠的摩尔比为1:2～1:6。

13、如上所述的pd-fe/泡沫镍析氢催化剂的制备方法，其中，步骤(2)中，电沉积的温度为20℃～60℃，电沉积时间为100min～130min，电沉积电流密度为4ma/cm2～8ma/cm2。

14、本发明还提供一种如上所述的方法制备得到的pd-fe/泡沫镍析氢催化剂。

15、本发明还提供一种电解水的方法，其中，采用如上所述的pd-fe/泡沫镍析氢催化剂对水进行电解处理。

16、如上所述的电解水的方法，其中，所述电解处理的条件包括：电流密度为10～1000ma/cm2；和/或，所述电解处理的电解液为氢氧化钾溶液，所述氢氧化钾溶液的摩尔浓度为1～6m。

17、本发明的pd-fe/泡沫镍析氢催化剂的制备方法能够制备出具有低过电位、高稳定性且价格低廉的催化剂，该方法具有步骤短、操作简单、实操性强等优点，在制备过程中，通过对泡沫镍进行刻蚀使得催化剂的活性位点增加，并在泡沫镍表面负载适量的氢氧化铁和氢氧化镍，有助于水分子的解离，生成吸附氢，同时泡沫镍表面负载适量的pd-fe合金，优化氢吸附自由能，使吸附氢更容易转变成氢气，从而使催化剂具有低过电位，同时因采用电沉积法和稳定的pd-fe合金，使得催化剂具有高稳定性，又因泡沫镍成本低且钯的含量低，因此降低了制备成本。

18、本发明提供的pd-fe/泡沫镍析氢催化剂具有低过电位和高稳定性，并且其成本低廉、易于制备。

19、本发明的电解水的方法，具有析氢效率高、成本低和应用广泛等优势。

技术特征：

1.一种pd-fe/泡沫镍析氢催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的pd-fe/泡沫镍析氢催化剂的制备方法，其特征在于，所述泡沫镍的ppi为95～110。

3.根据权利要求1或2所述的pd-fe/泡沫镍析氢催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(1)之前，采用盐酸溶液、丙酮和去离子水依次对所述泡沫镍进行洗涤处理。

4.根据权利要求1-3任一项所述的pd-fe/泡沫镍析氢催化剂的制备方法，其特征在于，所述三价铁溶液为饱和三氯化铁乙醇溶液。

5.根据权利要求4所述的pd-fe/泡沫镍析氢催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，刻蚀处理温度为40℃～60℃，刻蚀处理时间为6h～30h。

6.根据权利要求1-5任一项所述的pd-fe/泡沫镍析氢催化剂的制备方法，其特征在于，所述氯化钯的摩尔浓度为0.5mm～1.5mm，所述氯化钯和氯化钠的摩尔比为1:2～1:6。

7.根据权利要求1-6任一项所述的pd-fe/泡沫镍析氢催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，电沉积的温度为20℃～60℃，电沉积时间为100min～130min，电沉积电流密度为4ma/cm2～8ma/cm2。

8.一种pd-fe/泡沫镍析氢催化剂，其特征在于，按照权利要求1-7任一项所述的方法制备得到。

9.一种电解水的方法，其特征在于，采用权利要求8所述的pd-fe/泡沫镍析氢催化剂对水进行电解处理。

10.根据权利要求9所述的电解水的方法，其特征在于，所述电解处理的条件包括：电流密度为10～1000ma/cm2；和/或，所述电解处理的电解液为氢氧化钾溶液，所述氢氧化钾溶液的摩尔浓度为1～6m。

技术总结
本发明提供一种Pd‑Fe/泡沫镍析氢催化剂及其制备方法，该Pd‑Fe/泡沫镍析氢催化剂的制备方法包括以下步骤：(1)使用三价铁溶液对泡沫镍进行刻蚀，得到刻蚀泡沫镍；(2)将所述刻蚀泡沫镍作为阴极，在氯化钯和氯化钠混合溶液中进行电沉积，得到Pd‑Fe/泡沫镍析氢催化剂；其中，所述钯在所述Pd‑Fe/泡沫镍析氢催化剂中的质量百分含量为0.3％～1.0％，所述铁在所述Pd‑Fe/泡沫镍析氢催化剂中的质量百分含量为0.1％～0.3％。本发明提供的Pd‑Fe/泡沫镍析氢催化剂的制备方法能够制备出具有低过电位、高稳定性且价格低廉的催化剂，并且该方法步骤短、操作简单、实操性强。

技术研发人员：孟祥海,李同辉,回天力,潘金波,郑涛,张睿,刘海燕,刘植昌,徐春明
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25