一种基于大电流密度析氢反应的超亲水复合材料制备方法

本发明涉及能源催化材料，具体为一种基于大电流密度析氢反应的超亲水复合材料制备方法。

背景技术：

1、析氢反应是指通过电化学的方法使用催化剂产生氢气，但是，现有的反应过程所使用的复合材料大多为金属制成，本身的催化活性和化学活性不佳，因此受到较大动力学能垒的阻碍，很难实现大规模应用，同时，目前大多数电催化剂，往往只能在低电流密度下稳定进行电解水制氢气，整体的强度和稳定性较低，导致其与实际工业生产要求相差甚远。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于大电流密度析氢反应的超亲水复合材料制备方法，解决了现有的制备方法制得的材料催化活性和化学活性差，强度和稳定性较低，亲水性和化学活性不佳的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于大电流密度析氢反应的超亲水复合材料制备方法，包括掺氮石墨烯基底，所述掺氮石墨烯基底表面附着有rhpd双金属层状氢氧化物，所述rhpd双金属层状氢氧化物表面沉积有对甲基苯胺和联苯胺的复合物。

5、一种基于大电流密度析氢反应的超亲水复合材料制备方法，具体包括以下步骤：

6、s1.石墨烯基底前处理

7、将石墨烯基底放入到超声波清洗机中，分别通入无水乙醇、盐酸溶液、去离子水对基底进行三次清洗，清洗结束后烘干备用；

8、s2.前驱体制备

9、将掺氮石墨烯基底作为阳极，pt金属片作为阴极，以rh离子和pd离子的混合溶液作为前驱物，通过两个电极进行水热处理，制得反应物，将反应物取出，过滤，洗涤，干燥，制得前驱体；

10、s3.复合物化学气相沉积

11、将对甲基苯胺和联苯胺制成混合溶液，将混合溶液通入到蒸发室中，在高真空条件下通过电子束加热器进行加热蒸发，将加热产生的蒸发粒子通过蒸发源射出到前驱体表面，蒸汽离子在前驱体表面发生扩散，并形成粒子团簇，多个离子团簇之间相互合并，进而变成连续膜，实现复合物的沉积，制得该超亲水复合材料。

12、优选的，所述s1中，超声波清洗机频率为20-35khz，清洗时间为5-15min。

13、优选的，所述s2中，水热处理温度为100-200℃。

14、优选的，所述s2中，混合溶液中rh离子和pd离子的摩尔浓度比为13:1。

15、优选的，所述s3中，对甲基苯胺和联苯胺的比例为5：1。

16、优选的，所述s3中，蒸发源所使用的发热材料为ni-cr合金。

17、(三)有益效果

18、本发明提供了一种基于大电流密度析氢反应的超亲水复合材料制备方法。具备以下有益效果：

19、1、本发明提供了一种基于大电流密度析氢反应的超亲水复合材料制备方法，相较于现有的超亲水复合材料制备方法，该超亲水复合材料制备方法通过采用rhpd双金属层状氢氧化物作为原材料，rh金属熔点高、强度大、电热性稳定、抗电火花蚀耗性高、抗腐蚀性优良、高温抗氧化性能强、催化活性良好，pd金属可提高该材料的电阻率、硬度和强度，进一步提升材料的催化性能，提升该材料的使用效果。

20、2、本发明提供了一种基于大电流密度析氢反应的超亲水复合材料制备方法，相较于现有的超亲水复合材料制备方法，该超亲水复合材料制备方法通过采用化学气相沉积法在材料表面沉积有对甲基苯胺和联苯胺的复合物，复合物可优化催化剂对水的裂解能力和对氢中间体的吸附性能，加强复合材料的亲水性，增加潜在催化活性和提升电化学活性表面积，进而提升复合材料的析氢电化学性能。

21、3、本发明提供了一种基于大电流密度析氢反应的超亲水复合材料制备方法，相较于现有的超亲水复合材料制备方法，该超亲水复合材料制备方法通过采用掺氮石墨烯作为基底，掺氮石墨烯通过将石墨烯进行掺氮改性制备而成，掺氮石墨烯的稳定性好，在空气中不易变性，容易存放，比表面积大，作为复合材料的基底使用，可以为金属离子进行附着传输提供了良好的通道，使复合材料整体表现出较大的比容量和较好的循环稳定性能。

技术特征：

1.一种基于大电流密度析氢反应的超亲水复合材料，包括掺氮石墨烯基底，其特征在于：所述掺氮石墨烯基底表面附着有rhpd双金属层状氢氧化物，所述rhpd双金属层状氢氧化物表面沉积有对甲基苯胺和联苯胺的复合物。

2.一种基于大电流密度析氢反应的超亲水复合材料制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种基于大电流密度析氢反应的超亲水复合材料制备方法，其特征在于：所述s1中，超声波清洗机频率为20-35khz，清洗时间为5-15min。

4.根据权利要求2所述的一种基于大电流密度析氢反应的超亲水复合材料制备方法，其特征在于：所述s2中，水热处理温度为100-200℃。

5.根据权利要求2所述的一种基于大电流密度析氢反应的超亲水复合材料制备方法，其特征在于：所述s2中，混合溶液中rh离子和pd离子的摩尔浓度比为13:1。

6.根据权利要求2所述的一种基于大电流密度析氢反应的超亲水复合材料制备方法，其特征在于：所述s3中，对甲基苯胺和联苯胺的比例为5：1。

7.根据权利要求2所述的一种基于大电流密度析氢反应的超亲水复合材料制备方法，其特征在于：所述s3中，蒸发源所使用的发热材料为ni-cr合金。

技术总结
本发明提供一种基于大电流密度析氢反应的超亲水复合材料制备方法，涉及能源催化材料技术领域。该基于大电流密度析氢反应的超亲水复合材料制备方法，包括掺氮石墨烯基底，所述掺氮石墨烯基底表面附着有RhPd双金属层状氢氧化物，所述RhPd双金属层状氢氧化物表面沉积有对甲基苯胺和联苯胺的复合物。通过采用RhPd双金属层状氢氧化物作为原材料，Rh金属熔点高、强度大、电热性稳定、抗电火花蚀耗性高、抗腐蚀性优良、高温抗氧化性能强、催化活性良好，Pd金属可提高该材料的电阻率、硬度和强度，进一步提升材料的催化性能，提升该材料的使用效果，通过采用化学气相沉积法在材料表面沉积有对甲基苯胺和联苯胺的复合物，提升复合材料的析氢电化学性能。

技术研发人员：李志山,康文丽,王华,李孔斋,祝星,李舟航
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12