【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電化學，尤其是涉及一種多孔多金屬異質堿性制氫電極及其制備方法與應用。
技術介紹
1、氫氣作為一種“零碳排放”的清潔燃料，被認為是未來能源轉型的關鍵角色。通過可再生能源如風能、太陽能發電，再通過電解水制取“綠氫”，被認為是未來獲得氫氣的重要途徑。堿性電解水制氫是制氫技術的一種，相比于酸性環境，需要額外能量克服ho-h鍵的斷裂。實際過程中表現為緩慢的電極動力學過程，存在過電位大、制氫效率較慢等缺陷。雖然pt基貴金屬催化劑能夠在堿性條件下具備較好的堿性析氫反應(her)，但是其昂貴的價格對于實際工業應用難以接受。因此，設計和制備價格低廉、催化性能優越的堿性陰極析氫催化劑的對于堿性電解水制氫技術極為重要。
2、nimo合金被認為是一種非常有潛力的堿性電解水陰極催化劑，其具有出色的電催化性能和抗堿腐蝕特性。近年來，雖然多數nimo基催化劑可以達到100ma?cm-2的過電位0.2vvs.rhe(vs.rhe：相對于可逆氫電極)，但是其難以勝任未來大電流(≥500ma?cm-2)堿液制氫的要求。專利cn?115029710?b公開了一種納米級的過渡金屬基異質結構ni/nimo作為電解水催化劑，然而其只在10ma?cm-2的電流密度下過電位具備較低的過電位，其在大電流密度下的過電位仍較高，電解催化性能仍有待提高。因此，亟待研發新型高效的nimo基催化劑來解決堿性陰極電極催化劑活性低的問題，以滿足對大電流堿液制氫的要求。
技術實現思路
1、本專利技術的目的就是為了克服現有
2、本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：
3、一種多孔多金屬異質堿性制氫電極，包括催化劑載體和沉積在催化劑載體表面的異質結催化劑。
4、進一步地，所述催化劑載體包括支撐體和沉積在支撐體上的多孔金屬(porousmetal，pms)。
5、進一步地，所述異質結催化劑包括金屬ru和nimocux合金，ru為異質結構底層，nimocux為催化活性面。
6、進一步地，所述支撐體包括鎳網、鎳鉻合金網、鎳鐵合金網、鐵網、銅網、鈦網、泡沫鎳、泡沫鐵、泡沫銅、碳紙、碳布和多孔碳氈中的一種或多種。
7、進一步地，將支撐體在配制好的3m?hcl溶液中浸泡30分鐘，然后用去離子沖洗三次以除去支撐體表面氧化物。隨后在0.1m?naco3溶液中加熱20分鐘除去表面有機物質，然后去離子沖洗三次。
8、進一步地，所述多孔金屬為ni、fe或cu中的一種或多種。
9、進一步地，所述nimocux合金中ni和mo的摩爾比為(1-5):3，優選為2:3。
10、進一步地，所述nimocux合金中x為cu占總摩爾數的比例，x為0-20％，優選為5-20％。
11、本專利技術還提供一種多孔多金屬異質堿性制氫電極的制備方法，包括以下步驟：
12、s1：將支撐體在金屬源溶液中電沉積多孔金屬pms，形成支撐體/pms電極；
13、s2：將支撐體/pms電極在ru源溶液中電沉積ru，形成支撐體/pms/ru電極；
14、s3：在支撐體/pms/ru電極在合金溶液中電沉積nimocux合金，得到多孔多金屬異質堿性制氫電極支撐體/pms/ru@nimocux。
15、進一步地，步驟s1中，所述金屬源溶液包括鎳源、鐵源或銅源中的一種或多種。更進一步地，所述金屬源溶液中金屬離子的濃度為0.1-0.5m，金屬源溶液中還加入了1m的nh4cl作為導電劑。
16、進一步地，所述鎳源包括氯化鎳、醋酸鎳、硫酸鎳、硫酸鎳銨、硝酸鎳或乙酰丙酮鎳中的一種或多種。
17、進一步地，所述鐵源包括氯化鐵、氯化亞鐵，醋酸鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵、硝酸鐵或硝酸亞鐵中的一種或多種。
18、進一步地，所述銅源包括氯化銅、醋酸銅、硫酸銅或硝酸銅中的一種或多種。
19、進一步地，步驟s1中，所述電沉積的電流密度為0.1-2.0a·cm-2，優選為0.5-2.0a·cm-2，更優選地為1.0a·cm-2。
20、進一步地，步驟s1中，所述電沉積的時間為10-150min，優選為10-50min。
21、進一步地，步驟s1中，所述電沉積的沉積溫度為20-30℃，優選為25℃。
22、進一步地，步驟s2中，所述ru源包括氯化釕、醋酸釕、氯釕酸銨、高釕酸鉀、氯化六氨合釕、氯化三(2,2′-聯吡啶)釕(ii)、硫酸釕或硝酸釕中的一種或多種。
23、進一步地，所述ru源溶液中ru3+的濃度為0.01-0.1m，ru源溶液中還加入了0.5m的nacl。
24、進一步地，步驟s2中，所述電沉積的電流密度為5-15ma·cm-2，優選為10ma·cm-2。
25、進一步地，所述電沉積的時間為2-6min，優選為3min。
26、進一步地，所述電沉積的溫度為20-30℃，優選為25℃。
27、進一步地，步驟s3中，所述合金溶液的鎳源包括氯化鎳、醋酸鎳、硫酸鎳、硫酸鎳銨、硝酸鎳或乙酰丙酮鎳中的一種或多種。
28、進一步地，步驟s3中，所述合金溶液的鉬源包括鉬酸鈉、鉬酸銨、氯化鉬，硝酸鉬和硫酸鉬中的一種或多種。
29、進一步地，步驟s3中，所述合金溶液的銅源包括氯化銅、醋酸銅、硫酸銅、硝酸銅或乙酰丙酮銅中的一種或多種。
30、進一步地，步驟s3中，所述電沉積的電流密度為10-40ma·cm-2，優選為15-30ma·cm-2，更優選為30ma·cm-2。
31、進一步地，所述電沉積地時間為10-30min，優選為20-30min。
32、進一步地，所述電沉積的溫度為20-80℃，優選為30-60℃，更優選的為60℃。
33、本專利技術還提供一種多孔多金屬異質堿性制氫電極在堿性電解水制氫中的應用。
34、與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：
35、(1)本專利技術通過連續多步電沉積，制備了負載有ru@nimocux異質結催化劑的自支撐多孔多金屬異質堿性制氫電極。本專利技術使用了自制的多孔金屬pms作為異質催化劑的載體，相比傳統的商業金屬泡沫，親水性更高，孔隙率更豐富，表面積更大，能夠給催化劑提更大的附著面積，有助于氣泡的快速脫附，提高了本專利技術的堿性析氫催化性能。
36、(2)本專利技術通過連續電沉積制備以ru@nimocux為異質結催化劑、多孔金屬為載體的自支撐多孔多金屬異質堿性制氫電極，充分考慮了堿性陰極her催化機理。為了使h2o快速發生第一步分裂，引入對水分子有強烈吸附作用的金屬ru作為異質結構基底，合金nimocux作為表面活性層。表面cu原子和基底ru原子的界面協同效應促h2o(含氧中間體)的分裂，進而使得過渡態h在mo和ni原子周圍的活性位點更容易被吸附和還原。異質結構的協同效應本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種多孔多金屬異質堿性制氫電極，其特征在于，包括催化劑載體和沉積在催化劑載體表面的異質結催化劑；
2.根據權利要求1所述的一種多孔多金屬異質堿性制氫電極，其特征在于，所述支撐體包括鎳網、鎳鉻合金網、鎳鐵合金網、鐵網、銅網、鈦網、泡沫鎳、泡沫鐵、泡沫銅、碳紙、碳布和多孔碳氈中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的一種多孔多金屬異質堿性制氫電極，其特征在于，所述多孔金屬為鎳、鐵或銅中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的一種多孔多金屬異質堿性制氫電極，其特征在于，所述NiMoCux合金中Ni和Mo的摩爾比為(1-5):3，Cu占總摩爾數的比例為0-20％。
5.一種如權利要求1所述的多孔多金屬異質堿性制氫電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的一種多孔多金屬異質堿性制氫電極的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述金屬源溶液包括鎳源、鐵源或銅源中的一種或多種；
7.根據權利要求5所述的一種多孔多金屬異質堿性制氫電極的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述電沉積的電流密度為0.1-
8.根據權利要求5所述的一種多孔多金屬異質堿性制氫電極的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述Ru源包括氯化釕、醋酸釕、氯釕酸銨、高釕酸鉀、氯化六氨合釕、氯化三(2,2′-聯吡啶)釕(II)、硫酸釕或硝酸釕中的一種或多種；
9.根據權利要求5所述的一種多孔多金屬異質堿性制氫電極的制備方法，其特征在于，步驟S3中，所述合金溶液的鎳源包括氯化鎳、醋酸鎳、硫酸鎳、硫酸鎳銨、硝酸鎳或乙酰丙酮鎳中的一種或多種，鉬源包括鉬酸鈉、鉬酸銨、氯化鉬，硝酸鉬和硫酸鉬中的一種或多種，銅源包括氯化銅、醋酸銅、硫酸銅、硝酸銅或乙酰丙酮銅中的一種或多種；
10.一種如權利要求1所述的多孔多金屬異質堿性制氫電極在堿性電解水陰極制氫中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種多孔多金屬異質堿性制氫電極，其特征在于，包括催化劑載體和沉積在催化劑載體表面的異質結催化劑；
2.根據權利要求1所述的一種多孔多金屬異質堿性制氫電極，其特征在于，所述支撐體包括鎳網、鎳鉻合金網、鎳鐵合金網、鐵網、銅網、鈦網、泡沫鎳、泡沫鐵、泡沫銅、碳紙、碳布和多孔碳氈中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的一種多孔多金屬異質堿性制氫電極，其特征在于，所述多孔金屬為鎳、鐵或銅中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的一種多孔多金屬異質堿性制氫電極，其特征在于，所述nimocux合金中ni和mo的摩爾比為(1-5):3，cu占總摩爾數的比例為0-20％。
5.一種如權利要求1所述的多孔多金屬異質堿性制氫電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的一種多孔多金屬異質堿性制氫電極的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述金屬源溶液包括鎳源、鐵源或銅源中的一種或多種；
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