电催化材料及包括其的电极、其制备方法、应用与流程

本申请涉及催化材料，具体地，本申请涉及一种电催化材料及包括其的电极、其制备方法、应用。

背景技术：

1、碱性电解槽通过电化学反应分解水，产生氢气和氧气。其中，电催化材料可以通过降低反应活化能、加速电荷转移等，实现高效的水电解过程，是驱动电化学反应的重要材料。

2、但是，相关技术中，电催化材料的稳定性较差，影响碱性电解槽的可靠性；此外，催化材料通常采用水热反应制备，对于反应容器的密封性要求较高，工业化放大难度高，制备效率低。

技术实现思路

1、有鉴于此，为了至少部分地解决上述提及的技术问题，本申请提供了一种电催化材料及包括其的电极、其制备方法、应用。

2、根据本申请第一个方面的实施例，提供了一种电催化材料，该电催化材料包括在基材表面依次设置的第一表面层和第二表面层，其中，上述第一表面层包括含钼、钒中的至少一种元素和镍元素的复合物，上述第二表面层包括金属镍，上述第二表面层具有多孔结构。

3、根据本申请第二个方面的实施例，提供了一种电催化材料的制备方法，包括：在基材表面制备第一初始表面层，得到位于基材表面的第一初始表面层；在上述第一初始表面层的远离上述基材的表面电沉积复合薄膜，并将上述第一初始表面层转化为第一表面层，得到位于基材表面的第一表面层和复合薄膜，其中，上述复合薄膜包括金属镍和两性金属，上述第一表面层包括含钼、钒中的至少一种元素和镍元素的复合物；通过碱洗去除上述复合薄膜中的两性金属，使得上述复合薄膜转化为上述第二表面层，得到上述电催化材料。

4、根据本申请第三个方面的实施例，提供了一种电极，包括基材和位于上述基材表面的电催化材料，该基材表面的电催化材料为任一项上述的电催化材料。

5、根据本申请第四个方面的实施例，提供了一种如上述的电催化材料在碱性电解水制氢、碱性电解水制氧的应用。

6、根据本申请的实施例，通过在基材表面形成第一表面层和第二表面层，使电催化材料可以兼具较高的活性和稳定性。其中，第一表面层包括含钼、钒中的至少一种元素和镍元素的复合物，第二表面层为包括金属镍的多孔结构，第一表面层中的钼元素和/或钒元素可以在电解过程中缓慢溶出，扩散到第二表面层的多孔结构的孔洞中，以改善电化学反应的化学环境，使电催化材料在长期电解水过程中保持活性；通过第一表面层和第二表面层的双层结构，使电催化材料具有较高的催化活性；由于电催化材料中包括的金属元素种类较少，金属元素之间的相互影响较小，提高了电催化材料的稳定性；此外，第二表面层还可以作为第一表面层的保护层，进一步提高电催化材料的稳定性。

1.一种电催化材料，包括在基材表面依次设置的第一表面层和第二表面层，其中，所述第一表面层包括含钼、钒中的至少一种元素和镍元素的复合物，所述第二表面层包括金属镍，所述第二表面层具有多孔结构。

2.根据权利要求1所述的电催化材料，其中，所述含钼、钒中的至少一种元素和镍元素的复合物包括含钒元素和镍元素的复合物。

3.根据权利要求1所述的电催化材料，其中，所述第一表面层的厚度为15~30微米；

4.根据权利要求1所述的电催化材料，其中，所述第一表面层具有多孔结构。

5.根据权利要求1所述的电催化材料，其中，所述电催化材料中，镍元素的质量含量为90%~98%，钼元素和/或钒元素的质量含量为2%~10%。

6.根据权利要求1所述的电催化材料，其中，所述第二表面层还包括两性金属，所述两性金属的质量含量小于或等于5%。

7.根据权利要求1所述的电催化材料，其中，所述第一表面层中，所述含钼、钒中的至少一种元素和镍元素的复合物包括钒的氧化物、钒的氢氧化物、钼的氧化物、钼的氢氧化物、镍的氧化物、镍的氢氧化物中的至少一种。

8.根据权利要求1~7中任一项所述的电催化材料，其中，所述第二表面层还包含镍的氧化物、镍的氢氧化物中的至少一种。

9.根据权利要求1~7中任一项所述的电催化材料，其中，所述基材的材料包括镍、镍合金中的至少一种；

10.根据权利要求1~7中任一项所述的电催化材料，其中，所述基材为经过表面处理的基材；

11.一种电催化材料的制备方法，包括：

12.根据权利要求11所述的电催化材料的制备方法，其中，所述含钼、钒中的至少一种元素和镍元素的复合物包括含钒元素和镍元素的复合物。

13.根据权利要求11或12所述的电催化材料的制备方法，其中，所述在基材表面制备第一初始表面层，得到位于基材表面的第一初始表面层包括：

14.根据权利要求13所述的电催化材料的制备方法，其中，所述镍盐包括乙酸镍、硝酸镍中的至少一种；

15.根据权利要求13所述的电催化材料的制备方法，其中，所述将基材在浸渍液中进行浸渍处理包括：将所述基材浸入70~100℃的所述浸渍液中处理1~10分钟；

16.根据权利要求11或12所述的电催化材料的制备方法，其中，所述两性金属包括锌、铬、铝中的至少一种；

17.根据权利要求11或12所述的电催化材料的制备方法，其中，所述碱洗包括：采用碱性溶液对所述位于基材表面的第一表面层和复合薄膜进行浸泡处理，干燥后得到所述电催化材料；

18.一种电极，包括基材和位于所述基材表面的电催化材料，所述电催化材料为权利要求1~10中任一项所述的电催化材料或权利要求11~17中任一项所述的制备方法制得的电催化材料。

19.一种权利要求1~10中任一项所述的电催化材料或权利要求11~17中任一项所述的制备方法制得的电催化材料在碱性电解水制氢、碱性电解水制氧的应用。