【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多孔膜电极材料领域，具体涉及一种多孔芳香骨架膜电极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、氢气是一种重要的清洁能源，广泛应用在新能源领域、工业领域(低碳冶金、高纯材料)和生物医疗领域等。氢气主要来源于工业制氢和电解水制氢两种方式，使用可再生能源制备氢气将具有广泛的应用前景。目前有多种金属可作为电催化析氢电极的活性成分，例如：铂、钯、铑、铱、锇、钌等过渡金属元素以及他们的磷、硫化物等。然而催化剂常会在催化过程中与金属基底形成原电池，使活泼的组分溶解，或长时间产生的氢气气泡造成催化剂脱离，最终导致催化活性降低，稳定性下降，大大增加了在实际生产中的生产成本及能源损耗。
2、现阶段已经有多种方法解决以上问题，如使用nafion作为催化剂的涂层和载体、使用siox、al2o3、tio2和水凝胶薄膜包封电极表面、使用多孔材料用于负载催化剂，这在一定程度上会掩埋一些活性位点。其次，这些措施在大的电流密度下(工业电流密度：300-1000ma/cm2，实验室电流密度通常为10-100ma/cm2)长时间运行稳定性差。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种多孔芳香骨架膜电极材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的制备方法制得的多孔芳香膜电极可以解决中性或碱性条件电催化剂稳定性差的问题，同时还降低催化金属的使用量和催化剂的制备成本。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种多孔芳香骨架膜电极材料的制
4、将巯基修饰过的泡沫金属、有机单体、光引发剂和有机溶剂混合，在惰性气氛条件下，以有机单体和光引发剂为原料，在有机溶剂中于光照条件下在巯基修饰过的泡沫金属表面引发点击反应，在温和的反应条件下快速引发完成，通过巯基对泡沫金属进行修饰，促进膜材料与基底结合的更加稳定，得到多孔芳香骨架修饰的泡沫金属材料，其中，有机单体为含巯基的有机单体和含炔基或烯基的有机单体；
5、将所述多孔芳香骨架修饰的泡沫金属材料浸入金属盐溶液中，金属盐溶液经还原性试剂还原，得到具有催化活性的含有金属元素的多孔芳香骨架膜电极材料。
6、在本专利技术优选的实施方式中，含巯基的有机单体为1,4-苯二硫醇，含炔基或烯基的有机单体为1,3,5-三乙炔苯、1,3,5-三乙烯苯、1,3,5-三苯乙炔基苯、1,3,5-三苯乙烯基苯中的一种。
7、在本专利技术优选的实施方式中，所述光引发剂为安息香双甲醚、苯偶酰二甲基缩酮、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧膦、4,6-三甲基苯甲酰基氧化膦、2-羧基-2-甲基苯丙酮中的一种或几种。
8、在本专利技术优选的实施方式中，所述光引发剂在有机单体中的质量分数为2～5％，含巯基的有机单体与含炔基或烯基的有机单体的摩尔比为3:2，反应温度为室温。
9、在本专利技术优选的实施方式中，所述光照条件为太阳光、自然光、氙灯或紫外灯。
10、在本专利技术优选的实施方式中，所述惰性气体包括氮气或氩气。
11、在本专利技术优选的实施方式中，所述有机溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃、n,n-二甲基甲酰胺、乙腈中的一种或几种，所述还原性试剂为乙醇、甲醇、乙二醇、硼氢化钠中的一种。
12、在本专利技术优选的实施方式中，所述泡沫金属为泡沫镍、泡沫铁、泡沫铜中的一种。
13、在本专利技术优选的实施方式中，所述金属盐溶液为含有四氯铂酸钾的水溶液，可以使用其他具有催化性能的过渡金属如铁、钴、镍等替代金属铂。
14、本专利技术的另一个目的是提供一种上述任一项所述的制备方法制得的多孔芳香骨架膜电极材料。
15、本专利技术第三个目的是提供一种上述所述的多孔芳香骨架膜电极材料在碱性条件下电化学析氢中的应用。
16、与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：
17、1、本专利技术在惰性气体条件下，将有机单体、光引发剂和有机溶剂混合，在光照条件下引发点击反应，并加入巯基修饰后的泡沫金属，得到多孔芳香骨架修饰的泡沫金属材料，之后将多孔方向骨架修饰的泡沫金属浸入具有催化性能的金属盐溶液中，金属盐溶液经还原性试剂还原，得到具有催化活性的含有金属元素的多孔芳香骨架膜电极材料；本专利技术的合成方法简单，可以在温和条件下进行，易于操作，并可降低贵金属催化剂的使用量，制得的含铂多孔芳香骨架修饰的膜电极材料使用较少的贵金属使用量(pt≤0.15mg cm-2)即可获得与含铂量0.5mg cm-2的商业pt/c催化剂相当的析氢性能。
18、2、本专利技术制备的pt@paf-260-m/nf电极材料得益于多孔芳香骨架材料的高比表面积、贯穿均一的孔道结构可以提升传质效率，丰富活性金属锚定位点(炔基、巯基)可以作用于泡沫金属和催化活性金属，提升其于金属的作用力，因此具有较低的析氢过电位、良好的稳定性和优异的析氢性能。
19、3、本专利技术通过快速简便的方法制备出多孔芳香骨架材料，不需要昂贵催化剂或繁琐复杂的过程，制备的多孔芳香骨架膜电极材料可直接负载铂等其他金属用于电解水析氢。
20、4、本专利技术的制备方法避免使用昂贵的nation作为粘结剂，可降低催化剂的用量，提高催化剂稳定程度，更好的负载催化金属，在大电流密度下可稳定运行。
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1.一种多孔芳香骨架膜电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多孔芳香骨架膜电极材料的制备方法，其特征在于，含巯基的有机单体为1,4-苯二硫醇，含炔基或烯基的有机单体为1,3,5-三乙炔苯、1,3,5-三乙烯苯、1,3,5-三苯乙炔基苯、1,3,5-三苯乙烯基苯中的一种。
3.根据权利要求1所述的多孔芳香骨架膜电极材料的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为安息香双甲醚、苯偶酰二甲基缩酮、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧膦、4,6-三甲基苯甲酰基氧化膦、2-羧基-2-甲基苯丙酮中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的多孔芳香骨架膜电极材料的制备方法，其特征在于，所述光引发剂质量在有机单体中的质量分数为2～5％，含巯基的有机单体与含炔基或烯基的有机单体的摩尔比为3:2，反应温度为室温。
5.根据权利要求1所述的多孔芳香骨架膜电极材料的制备方法，其特征在于，所述金属盐溶液为具有催化性能的过渡金属盐溶液，所述过渡金属盐溶液为含有铂、铁、钴、镍的金属盐溶液。
6.根据权利要求1所述的多孔芳香
7.根据权利要求1所述的多孔芳香骨架膜电极材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈中的一种或几种，所述还原性试剂为乙醇、甲醇、乙二醇、硼氢化钠中的一种。
8.根据权利要求1所述的多孔芳香骨架膜电极材料的制备方法，其特征在于，所述泡沫金属为泡沫镍、泡沫铁、泡沫铜中的一种。
9.一种权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的多孔芳香骨架膜电极材料。
10.一种权利要求9所述的多孔芳香骨架膜电极材料在电解水析氢中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种多孔芳香骨架膜电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多孔芳香骨架膜电极材料的制备方法，其特征在于，含巯基的有机单体为1,4-苯二硫醇，含炔基或烯基的有机单体为1,3,5-三乙炔苯、1,3,5-三乙烯苯、1,3,5-三苯乙炔基苯、1,3,5-三苯乙烯基苯中的一种。
3.根据权利要求1所述的多孔芳香骨架膜电极材料的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为安息香双甲醚、苯偶酰二甲基缩酮、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧膦、4,6-三甲基苯甲酰基氧化膦、2-羧基-2-甲基苯丙酮中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的多孔芳香骨架膜电极材料的制备方法，其特征在于，所述光引发剂质量在有机单体中的质量分数为2～5％，含巯基的有机单体与含炔基或烯基的有机单体的摩尔比为3:2，反应温度为室温。
5.根据权利要求...
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