一种自支撑析氧电极及其制备方法和应用

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1.本发明涉及一种自支撑“枝-叶”复合阵列结构——镍铁双金属氢氧化物纳米片包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线析氧电极的制备方法和应用，属于碱性水电解制氢领域。

背景技术：

2.电解水制氢具有催化效率高、制氢纯度高、环境友好的优点，被视为是最具有前景的制氢技术之一。碱性水电解槽制氢引起了广泛关注由于其可使用低成本的非贵金属电催化剂替代贵金属ir和ru，尽管其能量转换效率(≈70％)需要进一步改进。然而，电解水的大规模应用主要受到阳极缓慢的析氧反应阻碍。因此，设计和探索高催化活性和长寿命的析氧电极是很有必要的。
3.电解过程中的核心是电化学反应进行所需的电催化剂，这直接影响到电解效率、电解能耗、电解成本以及电解池的寿命。近期针对碱性条件下使用的非贵金属析氧催化剂方面的研究有逐渐增多的趋势。
4.专利cn106149025a描述了一种镍铁类水滑石纳米片的一步电合成方法，虽然该方法制备简单，但并无相关数据显示该方法制备的电极可以获得优良的析氧性能，并且该方法制备的电极微观形貌很难调控。专利cn105618060a所描述的一种石墨烯/镍铁类水滑石的非金属双功能氧催化剂，在实际应用过程中催化剂颗粒难以有序排列，因而难以获得较高的分散度，催化剂的利用率不高。专利cn109837558a描述了一种用水热法-电沉积法相结合的羟基氧化铁-镍铁水滑石析氧电极，但该方法制备的电极仅在较低的电流密度(10ma cm-2
)时进行稳定性测试且运行时间较短。
5.目前的众多研究结果表明，不使用任何粘结剂或树脂的自支撑电极较传统的二元，乃至三元的过渡金属氧化物在碱性介质条件下有更强的适用性，采用泡沫镍作为导电基底之后能在较高的电解电流下(300～1000ma cm-2
)、强碱性介质中长期稳定运行，是最具潜力的析氧电极之一。
6.目前，一些文献报道，co和mn的掺杂能降低催化剂在电催化过程中的能垒，从而提升析氧活性。文献nature catalysis，2022，5，109-118，报道了一种将mn引入co3o4形成co2mno4催化剂用于酸性电解水制氢析氧电极，稳定性是co3o4的60倍，但该结果是在酸性电解水中测试；文献chemical engineering journal，2022，433，134446，报道了一种mn掺杂反尖晶石氧化物(mn
0.5
co
0.5
fe2o4)析氧催化剂，在碱性条件下进行测试，在电流密度为10ma cm-2
，过电位308mv，这是由于该方法获得的是粉末催化剂，在测试过程中使用粘结剂堵塞了部分活性位，使析氧性能相对较低。

技术实现要素：

7.基于以上背景技术，本技术通过采用水热反应辅助电沉积反应，经过洗涤-真空干燥等步骤制获得高分散和高稳定性镍铁双金属氢氧化物包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列自支撑析氧电极。制备出的自支撑析氧电极可以使电解水反应可以在较小的外加偏压下
高效进行。与传统催化剂的制备方式相比，水热法、电沉积法具有工艺简单、成本低廉、便于实现工业化生产等优势，在较温和条件下有效控制合成催化剂的形貌，具有较好的催化活性，以及稳定性。
8.本发明提供了所述电极包括：泡沫镍基底和催化活性组分；所述催化活性组分为垂直生长于泡沫镍基底表面的纳米棒结构；所述纳米棒结构包括位于内部的线状的锰掺杂碱式碳酸钴，以及包裹在线状的锰掺杂碱式碳酸钴表面的多片层状镍铁双金属氢氧化物；所述纳米棒尺寸大小均一，长为2～3μm，直径为100～500nm；多片层状镍铁双金属氢氧化物类似于以花瓣的形式，包裹在线状的锰掺杂碱式碳酸钴表面，形成花朵状。
9.所述泡沫镍基底的厚度为1mm，镍》99.9wt％；该电极镍铁双金属氢氧化物纳米片和锰掺杂碱式碳酸钴纳米线的重量比为1
±
0.005:4
±
0.005。
10.进一步地，在上述技术方案中，镍铁双金属氢氧化物中镍含量为5～10wt％；锰掺杂碱式碳酸钴纳米线中锰含量为3～5wt％。
11.为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：需经过水热反应辅助电沉积反应在较温和条件下控制合成以泡沫镍为基底的多片层状镍铁双金属氢氧化物包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列自支撑析氧电极；泡沫镍基底上单位面积催化活性组分负载量为0.012～0.015g cm-2
。
12.进一步地，在上述技术方案中，所获得的锰掺杂碱式碳酸结构钴纳米线负载于泡沫基底的析氧电极，其纳米线长2～3μm、直径50～200nm，且垂直生长在泡沫镍上的纳米线阵列。
13.进一步地，在上述技术方案中，最终经过水热法-电沉积法相结合获得的自支撑多片层状镍铁双金属氢氧化物包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列析氧电极的催化层最终的形貌特点为纳米棒长2～3μm、直径为100～500nm。
14.进一步地，在上述技术方案中，其制备方法包括如下步骤：
15.步骤(1)水热反应：将钴盐前驱体、锰盐前驱体、碱和配位剂ⅰ，溶解，搅拌得到水热前驱体溶液，将上述水热前驱体溶液与泡沫镍进行水热反应，水热釜结束后；将得到的泡沫镍进行洗涤、干燥，得到电极前体；
16.步骤(2)电沉积反应：将镍盐前驱体和铁盐前驱体、草酸铵、缓冲剂和配位剂ⅱ，溶解，搅拌得到电沉积液；将电极前体于所述电沉积液中进行恒电流沉积后；洗涤、干燥，得到所述自支撑析氧电极。
17.进一步地，在上述技术方案中，水热前驱体溶液中，钴盐前驱体与锰盐前驱体摩尔比为2:1-2；碱为尿素、氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或两种以上，配位剂ⅰ为氟化铵，水热前驱体溶液中，碱浓度为0.056～0.139mol l-1
；配位剂ⅰ浓度为0.026～0.071mol l-1
；钴盐前驱体的浓度为0.05-0.06mol l-1
；
18.电沉积液中，镍盐前驱体与铁盐前驱体摩尔比为1:1-3；缓冲剂为硼酸、硼酸钠、柠檬酸钠中的一种或两种以上，配位剂ⅱ为铵盐，所述铵盐包括但不限于草铵酸；所述电沉积液中，缓冲剂浓度为0.050～0.148mol l-1
，配位剂ⅱ浓度为0.0011～0.0037mol l-1
；所述镍盐前驱体的浓度为0.0004-0.0006mol l-1
。
19.又进一步地，在上述技术方案中，步骤(1)和步骤(2)干燥为真空干燥，温度为50～100℃，时间为12～24h。
20.进一步地，在上述技术方案中，水热反应条件为温度控制在90～180℃，反应时间控制在3～24h；电沉积的反应条件为温度控制在20～50℃，电流密度为10～20ma cm-2
，电沉积的时间为40～60min。
21.进一步地，在上述技术方案中，步骤(1)和步骤(2)中，搅拌时间为30～60min。
22.又进一步地，在上述技术方案中，水热法-电沉积法相结合获得的自支撑多片层状镍铁双金属氢氧化物包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列析氧电极可应用催化碱性条件下电解水制氢过程中的析氧反应。
23.该方法制备的电极可应用于可再生燃料电池、光电催化和碱性阴离子交换膜(aemwe)或碱性介质电解水的过程中。
24.由本方法制备的自支撑电极在碱性条件下具有良好的析氧性能和稳定性。
25.有益效果
26.1、在碱式碳酸钴纳米线中掺杂适量的锰不会改变纳米线的形貌，进而提升了析氧性能，这是由于锰的掺杂降低了电极在电催化过程中的反应能垒，有利于催化效率的提升。
27.2、通过电沉积反应成功将镍铁双金属氢氧化物纳米片(二维)包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线(一维)，最终获得独特的“枝-叶”复合阵列结构的催化剂。其中，内层的锰碱式碳酸钴纳米线可以有效的防止镍铁双金属氢氧化物纳米片的团聚，从而有利于电子转移，为水分解提供大量的边缘和界面位点；而外层的镍铁双金属氢氧化物纳米片相互交叉形成丰富规则的孔包覆内层的碱式碳酸钴纳米线，这不仅可以显著增加催化活性位点，而且可以降低离子扩散距离和传输阻力。该电极的这种特殊结构形貌使电极具有较高催化活性和稳定性。
28.3、与粉末状催化剂相比，这种水热法-电沉积法相结合获得的自支撑镍铁双金属氢氧化物包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列析氧电极具有较高的析氧催化活性，用于电解水制氢所需的外加偏压更小；形貌可控；与碳负载型析氧电催化剂相比，具有更好的稳定性。
附图说明
29.图1为实施例1所述步骤获得的自支撑多片层状镍铁双金属氢氧化物纳米片包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列析氧电极的sem图像。
30.图2为实施例1所述步骤获得的自支撑多片层状镍铁双金属氢氧化物包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列析氧电极。在常温下，在三电极体系中进行析氧性能测试，以1mol l-1
koh溶液为电解液，进行线性伏安扫描得到的极化曲线。
31.图3为实施例1所述步骤获得的自支撑多片层状镍铁双金属氢氧化物纳米片包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列析氧电极，在常温下，在三电极体系中进行析氧测试，以1mol l-1
koh溶液为电解液，在100ma cm-2
条件下进行稳定性测试。
32.图4为实施例1所述步骤自支撑多片层状镍铁双金属氢氧化物纳米片包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列析氧电极作为aemwe阳极的极化曲线图。
33.图5为实施例2所述步骤获得自支撑多片层状镍铁双金属氢氧化物纳米片包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列析氧电极的sem图。
34.图6为实施例2所述步骤获得自支撑多片层状镍铁双金属氢氧化物纳米片包覆锰
掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列析氧电极。在常温下，在三电极体系中进行析氧测试，以1mol l-1
koh溶液为电解液，在100ma cm-2
条件下进行稳定性测试。
35.图7为对比例1所述步骤获得自支撑锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列析氧电极，在常温下，在三电极体系中进行析氧测试，以1mol l-1
koh溶液为电解液，进行线性伏安扫描得到的极化曲线。
36.图8为对比例2所述步骤获得多片层状镍铁双金属氢氧化物纳米片负载于泡沫镍基底析氧电极，在常温下，在三电极体系中进行析氧反应测试，以1mol l-1
koh溶液为电解液，进行线性伏安扫描得到的极化曲线。
37.图9为对比例3步骤获得的自支撑多片层状镍铁双金属氢氧化物包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列析氧电极的sem图像。
38.图10为对比例4制备水热法-电沉积法相结合获得的自支撑多片层状镍铁双金属氢氧化物包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列析氧电极的sem图像。
具体实施方式
39.下面结合附图，对水热法-电沉积法相结合获得的自支撑多片层状镍铁双金属氢氧化物纳米片包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列析氧电极的制备方法、特性和应用作进一步说明：实施例1
40.(1)水热反应：
41.选用1.18g(0.056mol l-1
)六水合硝酸钴、0.49g(0.028mol l-1
)乙酸锰、0.49g(0.113mol l-1
)尿素和氟化铵0.148g(0.056mol l-1
)溶解在72ml去离子水；经30min充分搅拌，获得澄清透明前驱体溶液；将清洁后的泡沫镍垂直进入到前驱体溶液中。在120℃的条件下水热反应5h；获得的电极洗涤后在60℃下真空干燥进行12h；
42.(2)电沉积反应：
43.以水热反应得到的泡沫镍上负载锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列为基底；
44.0.04g(0.0005mol l-1
)六水硝酸镍和0.08g(0.0015mol l-1
)四水氯化亚铁，1.55g(0.1mol l-1
)硼酸，0.09g(0.0025mol l-1
)草酸铵，溶解于250ml去离子水中，反应温度为30℃，电流密度为10ma cm-2
，沉积时间为50min，制得水热法-电沉积法相结合获得的自支撑多片层状镍铁双金属氢氧化物包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列析氧电极。
45.由图1可以看出，经过水热反应和电沉积反应后，在较温和条件下控制合成生长在泡沫镍基底上的镍铁双金属氢氧化物包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列析氧电极的形貌特点为：外层由多片层状的镍铁双金属氢氧化物纳米片组成，内层由锰掺杂碱式碳酸钴纳米线组成，尺寸大小均一，分散度良好、纳米棒长度2～3μm，直径约100～500nm。
46.三电极析氧测试：三电极体系采用通氧气至饱和的1mol l-1
koh溶液作为电解液，自支撑电极进行lsv扫描，如图2所示。采用该方法制备出的自支撑电极在1mol l-1
的koh电解质溶液中，当电流密度为100ma cm-2
时，过电位308mv。在图3所示的100ma cm-2
的恒电流测试，电解电位基本维持不变。表明由本方法制备的自支撑电极在碱性条件下具有良好的析氧电催化性能及稳定性。
47.aemwe测试：将载量为0.4mg cm-2
的70wt.％pt/c涂覆在碱性阴离子膜上作为aemwe的阴极，阳极为先前制备的自支撑多片层状镍铁双金属氢氧化物纳米片包覆锰掺杂锰掺杂
碱式碳酸钴纳米线析氧电极。通过碱性阴离子交换膜将阴极和阳极隔开热压形成膜电极。最后，将膜电极、流场和端板组装成aemwe电解池。膜电极的有效面积为2
×
2cm2，测试温度为70℃。
48.本实施例1制备自支撑多片层状镍铁双金属氢氧化物纳米片包覆锰掺杂锰掺杂碱式碳酸钴纳米线析氧电极，将其作为aemwe的阳极，极化曲线如图4所示，在接近工业碱性电解水的如下条件下，单电池性能为0.5a cm-2
时，电解电压为1.69v。工业化应用前景好。
49.实施例2
50.(1)水热反应：
51.选用1.18g(0.056mol l-1
)六水合硝酸钴、0.49g(0.028mol l-1
)乙酸锰、0.49g(0.113mol l-1
)尿素和氟化铵0.148g(0.056mol l-1
)溶解在72ml去离子水；经30min充分搅拌，获得澄清透明前驱体溶液；将清洁后的泡沫镍垂直进入到前驱体溶液中。在120℃的条件下水热反应5h；获得的电极清洗后在60℃下真空干燥进行12h；
52.(2)电沉积反应：
53.以水热反应得到的泡沫镍上负载锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列为基底；
54.0.04g(0.0005mol l-1
)六水硝酸镍和0.08g(0.0015mol l-1
)四水氯化亚铁，1.55g(0.1mol l-1
)硼酸，0.09g(0.0025mol l-1
)草酸铵，反应温度为30℃，电流密度为10ma cm-2
，沉积时间为40min，制得水热法-电沉积法相结合获得的自支撑多片层状镍铁双金属氢氧化物纳米片包覆锰掺杂锰掺杂碱式碳酸钴纳米线析氧电极。
55.由图5可以看出，经过水热反应和电沉积反应后，在较温和条件下控制合成生长在泡沫镍基底上的镍铁双金属氢氧化物包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列析氧电极的相貌特点：纳米棒2～3μm长，直径约100～500nm。
56.三电极析氧测试：三电极体系采用通氧气至饱和的1mol l-1
koh溶液作为电解液，自支撑电极进行lsv扫描，如图6所示。采用该方法制备出的自支撑电极在1mol l-1
的koh电解质溶液中，当电流密度为100ma cm-2
时，过电位322mv。该性能低于实施例1，表明实施例1得到的形貌结构为最优，从而具有较好的oer性能。
57.对比例1
58.按实施例1所述，只采用水热反应步骤，选用1.18g(0.056mol l-1
)六水合硝酸钴、0.49g(0.028mol l-1
)乙酸锰、0.49g(0.113mol l-1
)尿素和氟化铵0.148g(0.056mol l-1
)溶解在72ml去离子水；经30min充分搅拌，获得澄清透明前驱体溶液；将清洁后的泡沫镍垂直进入到前驱体溶液中。在120℃的条件下水热反应5h；获得的电极清洗后在60℃下真空干燥进行12h；
59.制备的自支撑锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列析氧电极，在常温下，在三电极体系中进行半电池测试，以1mol l-1
koh溶液为电解液，进行线性伏安扫描得到的极化曲线。测试条件同实施例1。
60.三电极测试：三电极体系采用通氧气至饱和的1mol l-1
koh溶液作为电解液，自支撑电
61.极进行lsv扫描，如图7所示。采用该方法制备出的自支撑电极在1mol l-1
的koh电解质溶液中100ma cm-2
的电解电流密度下，过电位为350mv。
62.对比例2
63.按实施例1所述步骤只进行电沉积反应，以清洗过的泡沫镍基为底；0.04g(0.0005mol l-1
)六水硝酸镍和0.08g(0.0015mol l-1
)四水氯化亚铁，1.55g(0.1mol l-1
)硼酸，0.09g(0.0025mol l-1
)草酸铵，反应温度为30℃，电流密度为10ma cm-2
，沉积时间为40min，制得电沉积法获得的自支撑多片层状镍铁双金属氢氧化物纳米片析氧电极，。
64.所得镍铁双金属氢氧化物纳米片负载于泡沫镍基底析氧电极；在常温下，在三电极体系中进行半电池测试，以1mol l-1
koh溶液为电解液，进行线性伏安扫描得到的极化曲线。测试条件同实施例1。
65.三电极体系测试：三电极体系采用通氧气至饱和的1mol l-1
koh溶液作为电解液，将该电极进行lsv扫描，如图8所示。采用该方法制备出的自支撑析氧电极在1mol l-1
的koh电解质溶液中100ma cm-2
的电流密度下，过电位342mv。
66.对比例3
67.(1)水热反应：
68.选用1.18g(0.056mol l-1
)六水合硝酸钴、0.49g(0.028mol l-1
)乙酸锰、0.49g(0.113mol l-1
)尿素和氟化铵0.148g(0.056mol l-1
)溶解在72ml去离子水；经30min充分搅拌，获得澄清透明前驱体溶液；将清洁后的泡沫镍垂直进入到前驱体溶液中。在120℃的条件下水热反应5h；获得的电极清洗后在60℃下真空干燥进行12h；
69.(2)电沉积反应：
70.以水热反应得到的泡沫镍上负载锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列为基底；
71.0.04g(0.0005mol l-1
)六水硝酸镍和0.08g(0.0015mol l-1
)四水氯化亚铁，1.55g(0.1mol l-1
)硼酸，0.09g(0.0025mol l-1
)草酸铵，反应温度为30℃，电流密度为5ma cm-2
，沉积时间为40min，制得水热法-电沉积法相结合获得的自支撑多片层状镍铁双金属氢氧化物纳米片包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列析氧电极。
72.由图9可以看出，经两次反应之后，在该条件下获得的自支撑析氧电极相貌特征：镍铁双金属氢氧化物纳米片只有部分包覆在锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列的上端。
73.对比例4
74.(1)水热反应：
75.选用1.18g(0.056mol l-1
)六水合硝酸钴、0.49g(0.028mol l-1
)乙酸锰、0.49g(0.113mol l-1
)尿素和和氟化铵0.148g(0.056mol l-1
)溶解在72ml去离子水；经30min充分搅拌，获得澄清透明前驱体溶液；将清洗后的泡沫镍垂直进入到前驱体溶液中。在120℃的条件下水热反应5h；获得的电极洗涤后在60℃下真空干燥进行12h；
76.(2)电沉积反应：
77.以水热反应得到的泡沫镍上负载锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列为基底；
78.0.04g(0.0005mol l-1
)六水硝酸镍和0.08g(0.0015mol l-1
)四水氯化亚铁，1.55g(0.1mol l-1
)硼酸，0.09g(0.0025mol l-1
)草酸铵，反应温度为30℃，电流密度为10ma cm-2
，沉积时间为20min，制得水热法-电沉积法相结合获得的自支撑多片层状镍铁双金属氢氧化物纳米片包覆锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列析氧电极。由图10可以看出，经两次反应之后，在该条件下获得的自支撑析氧电极相貌特征：镍铁双金属氢氧化物纳米片部分包覆在锰掺杂碱式碳酸钴纳米线阵列，但包覆的不均匀。

技术特征：

1.一种自支撑析氧电极，其特征在于：所述电极包括：泡沫镍基底和催化活性组分；所述催化活性组分为垂直生长于泡沫镍基底表面的纳米棒结构；所述纳米棒结构包括位于内部的线状的锰掺杂碱式碳酸钴，以及包裹在线状的锰掺杂碱式碳酸钴表面的多片层状镍铁双金属氢氧化物；所述纳米棒尺寸大小均一，长为2～3μm，直径为100～500nm。2.按照权利要求1所述的电极，其特征在于：所述电极中，镍铁双金属氢氧化物和锰掺杂碱式碳酸钴的重量比为1
±
0.005:4
±
0.005。3.按照权利要求1所述的电极，其特征在于：镍铁双金属氢氧化物中镍含量为5～10wt％；锰掺杂碱式碳酸钴中锰含量为3～5wt％；泡沫镍基底上单位面积催化活性组分负载量为0.012～0.015g cm-2
。4.一种权利要求1～3任意一项所述的电极制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤(1)水热反应：将钴盐前驱体、锰盐前驱体、碱和配位剂ⅰ，溶解，搅拌得到水热前驱体溶液，将上述水热前驱体溶液与泡沫镍进行水热反应，水热反应结束后；将得到的泡沫镍进行洗涤、干燥，得到电极前体；步骤(2)电沉积反应：将镍盐前驱体和铁盐前驱体、草酸铵、缓冲剂和配位剂ⅱ，溶解，搅拌得到电沉积液；将电极前体于所述电沉积液中进行恒电流沉积后；洗涤、干燥，得到所述自支撑析氧电极。5.按照权利要求4所述制备方法，其特征在于：所述水热前驱体溶液中，钴盐前驱体与锰盐前驱体摩尔比为2:1-2；碱为尿素、氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或两种以上，配位剂ⅰ为氟化铵，水热前驱体溶液中，碱浓度为0.056～0.139mol l-1
；配位剂ⅰ浓度为0.026～0.071mol l-1
；钴盐前驱体的浓度为0.05-0.06mol l-1
；所述电沉积液中，镍盐前驱体与铁盐前驱体摩尔比为1:1-3；缓冲剂为硼酸、硼酸钠、柠檬酸钠中的一种或两种以上，配位剂ⅱ为铵盐，所述铵盐包括但不限于草铵酸；所述电沉积液中，缓冲剂浓度为0.050～0.148mol l-1
；配位剂ⅱ浓度为0.0011～0.0037mol l-1
；所述镍盐前驱体的浓度为0.0004-0.0006mol l-1
。6.按照权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)和步骤(2)干燥为真空干燥，温度为50～100℃，时间为12～24h。7.按照权利要求4所述制备方法，其特征在于：所述水热反应条件，水热反应温度控制在90～180℃，反应时间控制在3～24h；所述电沉积的反应条件，温度控制在20～50℃，电流密度为10～20ma cm-2
，电沉积的时间为40～60min。8.按照权利要求4～7任意一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)和步骤(2)中，搅拌时间为30～60min。9.按照权利要求1～3任意一项所述电极应用于碱性条件下电解水制氢过程中的析氧反应。10.按照权利要求1～3任意一项所述电极可应用于燃料电池、光电催化、碱性阴离子交换膜或碱性介质电解水的过程中。

技术总结

本发明公开了一种自支撑析氧电极及其制备方法和应用，属于碱性水电解制氢领域；该电极通过水热法-电沉积法相结合获得；该电极在泡沫镍表面垂直生长着锰掺杂碱式碳酸钴纳米线，所述纳米线外围包裹着多片层状的镍铁双金属氢氧化物纳米片，形成一个纳米棒整体。其纳米棒大小均一，长为2～3μm，直径为100～500nm于泡沫镍表面垂直生长；该电极具有较高的催化活性和稳定性，在采用泡沫镍作为导电基底后，仍能在较高的电解电流下、强碱性介质中长期稳定运行；该电极应用于催化碱性条件下电解水制氢析氧反应；本发明可应用于可再生燃料电池、光电催化、碱性阴离子交换膜电解水(AEMWE)和电解制氢气发生器装置中。电解制氢气发生器装置中。