本申請屬于電解水制氫，更具體地說，是涉及一種用于電解水制氫的鈦基催化陽極及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、氫能因來源廣泛、資源豐富、燃燒熱值高、清潔無污染等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注，是目前最有發(fā)展前景的清潔能源，已經(jīng)應(yīng)用于電力、交通、工業(yè)等多個領(lǐng)域。目前，制備氫氣的主要方法為煤氣化、石油裂解和水分解制氫，其中電解水制氫具有效率高、操作簡單、環(huán)境友好、無污染等優(yōu)點，是一種公認的綠色制氫方式。
2、眾所周知，電解水制氫過程需要使用制氫及制氧催化劑，高效的電解水產(chǎn)氫過程與催化劑活性位點的數(shù)量及其催化轉(zhuǎn)化特性緊密相關(guān)。如何提高催化劑活性位點數(shù)量，優(yōu)化催化劑性能是當下急需解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本申請實施例的目的在于提供一種用于電解水制氫的鈦基催化陽極及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的鈦基陽極催化劑利用率不高的技術(shù)問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，本申請采用的技術(shù)方案是：提供一種用于電解水制氫的鈦基催化陽極，包括鈦基體和覆蓋于所述鈦基體表面的催化層，所述催化層為鈰鋯固溶體粉末和貴金屬催化劑混合形成的漿料涂層，或者所述催化層為負載有貴金屬催化劑的鈰鋯固溶體。
3、在一實施例中，所述鈰鋯固溶體的分子式為ce0.6zr0.4o2。
4、在一實施例中，所述鈦基體為鈦網(wǎng)或者鈦纖維毯。
5、在一實施例中，所述催化層還包括二氧化鈦納米管，所述二氧化鈦納米管、所述鈰鋯固溶體以及所述貴金屬催化劑混合形成漿料并涂覆于所述鈦基體的表面。
6、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明進一步提供一種用于電解水制氫的鈦基催化陽極的制備方法，包括以下步驟：
7、將鈰鋯固溶體粉末和貴金屬催化劑結(jié)合；
8、將鈰鋯固溶體和貴金屬催化劑的結(jié)合物涂覆或者沉積在鈦基體的表面，從而形成催化層；
9、將附有催化層的鈦基體進行烘干和燒結(jié)處理，得到所述鈦基催化陽極。
10、在一實施例中，將鈰鋯固溶體和貴金屬催化劑結(jié)合，具體為：
11、制備鈰鋯固溶體粉末；
12、將鈰鋯固溶體粉末、貴金屬催化劑以及二氧化鈦納米管混合形成漿料。
13、在一實施例中，所述鈰鋯固溶體、貴金屬催化劑以及二氧化鈦納米管的質(zhì)量比為(2-3)：(6-7)：(1-2)。
14、在一實施例中，將鈰鋯固溶體和貴金屬催化劑結(jié)合，包括：
15、將鈰鋯固溶體粉末作為載體浸漬在貴金屬離子溶液中，使得貴金屬離子吸附在鈰鋯固溶體粉末的表面；
16、采用還原劑將貴金屬離子還原為貴金屬納米顆粒并固定在鈰鋯固溶體粉末的表面。
17、在一實施例中，在浸漬過程中，采用超聲波對貴金屬離子溶液進行震蕩分散，并將鈰鋯固溶體反復多次浸漬在貴金屬離子溶液中。
18、在一實施例中，將附有催化層的鈦基體進行烘干和燒結(jié)處理，得到所述鈦基催化陽極，包括：
19、將附有催化層的鈦基體在100-200℃下烘干10-15min；
20、將烘干后的鈦基體置于馬弗爐中，以2-5℃/min的升溫速率，從室溫升至600-700℃保溫燒結(jié)1h，然后自然冷卻至室溫。
21、本申請?zhí)峁┑囊环N用于電解水制氫的鈦基催化陽極的有益效果在于：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請?zhí)峁┑乃鲡伝呋枠O其鈦基體表面的催化層為鈰鋯固溶體粉末和貴金屬催化劑混合形成的漿料涂層，或者催化層為負載有貴金屬催化劑的鈰鋯固溶體，鈰鋯固溶體具有獨特的物理化學性質(zhì)，具體而言，鈰鋯固溶體具有高催化活性，能夠提供豐富的缺陷位和活性位，這些位置有利于催化反應(yīng)的發(fā)生；在還原條件下鈰鋯固溶體還能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng)，這種強還原能力能夠增強催化劑的整體性能；同時，鈰鋯固溶體還能優(yōu)化貴金屬催化劑的表面性質(zhì)，提高反應(yīng)物的吸附和轉(zhuǎn)化效率，從而進一步提升催化活性；此外，鈰鋯固溶體展現(xiàn)出良好的耐熱性和熱穩(wěn)定性，因此結(jié)合有鈰鋯固溶體的催化劑能夠保持催化性能穩(wěn)定，因此，所述鈦基催化陽極的催化性能顯著提升。
1.一種用于電解水制氫的鈦基催化陽極，其特征在于，包括鈦基體和覆蓋于所述鈦基體表面的催化層，所述催化層為鈰鋯固溶體粉末和貴金屬催化劑混合形成的漿料涂層，或者所述催化層為負載有貴金屬催化劑的鈰鋯固溶體。
2.如權(quán)利要求1所述的鈦基催化陽極，其特征在于，所述鈰鋯固溶體的分子式為ce0.6zr0.4o2。
3.如權(quán)利要求1所述的鈦基催化陽極，其特征在于，所述鈦基體為鈦網(wǎng)或者鈦纖維毯。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的鈦基催化陽極，其特征在于，所述催化層還包括二氧化鈦納米管，所述二氧化鈦納米管、所述鈰鋯固溶體以及所述貴金屬催化劑混合形成漿料并涂覆于所述鈦基體的表面。
5.一種用于電解水制氫的鈦基催化陽極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.如權(quán)利要求5所述的鈦基催化陽極的制備方法，其特征在于，將鈰鋯固溶體和貴金屬催化劑結(jié)合，具體為：
7.如權(quán)利要求6所述的鈦基催化陽極的制備方法，其特征在于，所述鈰鋯固溶體、貴金屬催化劑以及二氧化鈦納米管的質(zhì)量比為(2-3)：(6-7)：(1-2)。
8.如權(quán)利要求5所述的鈦基催化陽極的制備方法，其特征在于，將鈰鋯固溶體和貴金屬催化劑結(jié)合，包括：
9.如權(quán)利要求8所述的鈦基催化陽極的制備方法，其特征在于，在浸漬過程中，采用超聲波對貴金屬離子溶液進行震蕩分散，并將鈰鋯固溶體反復多次浸漬在貴金屬離子溶液中。
10.如權(quán)利要求5-9任一項所述的鈦基催化陽極的制備方法，其特征在于，將附有催化層的鈦基體進行烘干和燒結(jié)處理，得到所述鈦基催化陽極，包括：