【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电解水制氢领域，涉及一种镍铁析氧电极及其活化方法与应用。
技术介绍
1、析氧反应是电解水制氢的阳极反应，其过电位大小和电流密度大小对电解水制氢能耗和产氢速率有着至关重要的影响。常用的贵金属氧化物价格昂贵，工业上多采用镍基析氧电极材料，但是受限于镍本身oer活性有限，此类电极材料无法满足高电流密度电解水制氢的需求。
2、通过研究发现nife等为代表的非贵金属析氧阳极具有较好的的析氧活性和稳定性，能够得到应用；目前，多通过电沉积法或水热法将nife氢氧化物催化剂负载于金属镍网、不锈钢网等基底上，这种表层负载nife催化剂的“皮肤式”结构，在长期高温的大电流密度工作时，不可避免存在活性层溶解脱落，进而导致活性下降的缺点。
3、如cn 111313041a公开了一种镍铁氢氧化物电催化剂以及制备方法与应用，包括如下步骤：步骤1、将铁盐、含氟化合物和尿素溶于水中，搅拌得到均相溶液；步骤2、将泡沫镍浸渍于步骤1所述的均相溶液中，进行水热反应后，冷却、洗涤剂洗涤后得到所述镍铁氢氧化物电催化剂；步骤1所述的均相溶液中，铁盐的浓度为0.021-2mol/l，含氟化合物的浓度为0.143-5mol/l，尿素的浓度为0.179-4mol/l；所述方法依靠铁盐、氟化合物溶液和尿素镍铁氢氧化物电催化剂，在泡沫镍基底上形成的nife(oh)x表层比表面积有限，且铁负载量有限，长期使用稳定性不足，并且氟离子和尿素废水处理难度高。
4、cn 112921351a公开了一种自支撑型催化电极的制备方法和应用，包括将镍
5、cn 109136977a公开了一种nife-ldh析氧电催化材料的制备方法及应用，包括如下步骤：(1)将ni-fe合金基体浸入到电解液中；所述电解液含有1～3wt％的naf、4～7wt％的(nh4)2moo4，15～25wt％的h2o、25～40wt％的甘油和25～55wt％的磷酸；(2)对浸入到电解液中的ni-fe合金基体进行阳极氧化处理，得到nifemo阳极氧化膜；(3)对步骤(2)处理后的样品进行碱液刻蚀处理，处理后清洗并干燥，得到nife-ldh析氧电催化材料；所述制备方法需要含氟化合物，、甘油和高浓度磷酸，需要先形成nifemo氟化物薄膜，会产生大量含氟、高有机物浓度以及酸浓度废水，此外，需要高电位阳极氧化以及水热条件下的碱液刻蚀。
6、基于以上研究，需要提供一种镍铁析氧电极的活化方法，方法简单易行，低成本，未采用易制毒易制爆试剂和昂贵的原料，且得到的析氧电极的性能优异。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种镍铁析氧电极及其活化方法与应用，所述活化方法简单易行，没有使用昂贵的镍盐和易水解的铁盐，活化条件温和且易实现，无需使用高温高压反应釜和电镀电源，且所使用的钼源和卤化盐浓度低，使得制备的成本大大降低，能够在工业中大规模生产。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种镍铁析氧电极的活化方法，所述活化方法包括如下步骤：
4、(1)采用卤化盐和钼盐的混合溶液活化镍铁基底，得到中间体；
5、(2)步骤(1)所述中间体采用碱液浸渍后，完成活化。
6、本专利技术所述活化方法的步骤(1)中仅需要将镍铁基底浸入卤化盐与钼盐的混合溶液中活化，利用卤离子在钼盐提供的酸性环境中发挥刻蚀作用，将镍铁基底中的镍离子和铁离子刻蚀出，刻蚀出的镍离子、铁离子与混合溶液中的钼离子在基底表面重构，原位生成了nifemoox活化层，无需再另外添加价格昂贵的镍盐，也避免了铁盐的加入使fe3+水解直接沉淀的问题，同时无需使用高温高压等反应设备，因此，本专利技术所述方法极易实现，能够应用于大规模的工业生产中；此外，再通过步骤(2)的碱液浸渍，将活化层的mo元素刻蚀出，使活化层中形成阳离子空缺，得到最终析氧性能的析氧电极。
7、优选地，步骤(1)所述混合溶液中，卤化盐和钼盐的浓度比为1:(0.1～3)，例如可以是1:0.1、1:0.25、1:0.5、1:0.75、1:1、1:1.25、1:1.5、1:1.75、1:2、1:2.25、1:2.5、1:2.75或1:3，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，进一步优选为1:(0.2～2)。
8、优选地，步骤(1)所述混合溶液中，卤化盐的浓度为1-20g/l，例如可以是2g/l、5g/l、7g/l、9g/l、11g/l、13g/l、15g/l、17g/l、19g/l或20g/l，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，进一步优选为1.5-15g/l。
9、优选地，步骤(1)所述混合溶液中，钼盐的浓度为3-20g/l，例如可以是3g/l、5g/l、7g/l、9g/l、11g/l、13g/l、15g/l、17g/l、19g/l或20g/l，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
10、本专利技术所述钼盐和卤化盐的浓度要相互配合，由于卤离子的浓度关乎到刻蚀的速度，程度，以及刻蚀出镍离子和铁离子的量，并且钼盐为卤离子提供刻蚀环境，且参与原位活化层的生成，因此，钼盐的浓度若过低，则使卤离子的刻蚀速度过慢，发挥作用的卤离子也就相对减少，影响了原位活化层的生长，若钼盐浓度过高，则存在钼离子直接沉淀，而只有少量钼离子参与到活化层的生长中，因此，钼盐和卤离子的浓度应相互匹配，才能使活化过程顺利进行。
11、优选地，步骤(1)所述卤化盐包括氯化盐、溴化盐、氟化盐或碘化盐中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括氯化盐和溴化盐的组合，氟化盐和碘化盐的组合，优选为氯化盐。
12、本专利技术所述卤化盐优选为氯化盐，由于氯化盐的价格最低，稳定性最高，易储存，废液处理方法简单，能够实际在工业化生产中应用，而溴化盐的价格昂贵，碘化盐的稳定性较差，需要现配现用，因此，溴化盐和碘化盐均无法大规模的应用；而采用氟化盐时，废液处理困难，并且氟化物相较于氯化物由于f-半径小，电荷密度高，形成化合物离子键强，晶格能大，因而较难溶于水，即使加热氟化盐的溶解度也未明显提升，因此，采用氟化物会影响刻蚀的进行，本专利技术所述卤化盐优选采用氯化盐。
13、优选地，步骤(1)所述氯化盐包括氯化钠、氯化钾或氯化铵中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括氯化钠和氯化钾的组合，或氯化钠和氯化铵的组合。
14、优选地，步骤(1)所述钼盐包括钼酸铵、钼酸钠或钼酸钾中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括钼酸铵和钼酸钠的组合，或钼酸钾和钼酸钠的组合，优选为钼酸铵。
15、本专利技术所述钼盐优选为钼酸铵，由于铵根离子水解也能提供酸性环境，因此相较于其他钼盐，钼本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种镍铁析氧电极的活化方法，其特征在于，所述活化方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的活化方法，其特征在于，步骤(1)所述混合溶液中，钼盐和卤化盐的浓度比为1:(0.1～3)，进一步优选为1:(0.2～2)；
3.根据权利要求1或2所述的活化方法，其特征在于，步骤(1)所述卤化盐包括氯化盐、溴化盐、氟化盐或碘化盐中的任意一种或至少两种的组合，优选为氯化盐；
4.根据权利要求1-3任一项所述的活化方法，其特征在于，步骤(1)所述活化的温度为30-90℃，优选为60-90℃，进一步优选为70-90℃；
5.根据权利要求1-4任一项所述的活化方法，其特征在于，步骤(1)所述活化镍铁基底后，经过超声清洗和干燥，得到中间体；
6.根据权利要求1-5任一项所述的活化方法，其特征在于，步骤(1)所述镍铁基底在活化前还进行了除油预处理步骤；
7.根据权利要求1-6任一项所述的活化方法，其特征在于，步骤(2)所述碱液的浓度为1-3M；
8.根据权利要求1-7任一项所述的活化方法，其特征在于，所述活化方法包
9.一种镍铁析氧电极，其特征在于，所述镍铁析氧电极采用如权利要求1-8任一项所述的活化方法得到。
10.一种如权利要求9所述镍铁析氧电极的应用，其特征在于，所述应用包括应用于碱性水电解的析氧阳极。
...【技术特征摘要】
1.一种镍铁析氧电极的活化方法，其特征在于，所述活化方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的活化方法，其特征在于，步骤(1)所述混合溶液中，钼盐和卤化盐的浓度比为1:(0.1～3)，进一步优选为1:(0.2～2)；
3.根据权利要求1或2所述的活化方法，其特征在于，步骤(1)所述卤化盐包括氯化盐、溴化盐、氟化盐或碘化盐中的任意一种或至少两种的组合，优选为氯化盐；
4.根据权利要求1-3任一项所述的活化方法，其特征在于，步骤(1)所述活化的温度为30-90℃，优选为60-90℃，进一步优选为70-90℃；
5.根据权利要求1-4任一项所述的活化方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐阳，吕锡嘉，万平玉，刘正军，张锦鹏，许效锐，周超，白智群，董小焕，
申请(专利权)人：青岛绿色发展研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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