本发明属于催化电极，涉及一种在镍纺织网表面形成铂族贵金属催化层的方法。
背景技术：
1、对于电解水制氢技术，在实际应用中，不仅要求催化电极具有良好的析氢活性，也应具有良好的结构和性能稳定性。负载型贵金属催化剂是一种常用的催化剂，其基本结构是将贵金属（如铂、钯、铑等）负载在载体上。负载型贵金属催化剂具有许多优点，如活性高、选择性好、成本低等。
2、由于贵金属价格昂贵，将贵金属负载在低成本的载体上，可以有效降低催化剂的成本，因此在许多领域得到广泛应用，如石油化工、燃料电池、氢能汽车等能源领域。
3、在贵金属负载的过程中，往往难以实现均匀的分散，容易形成团簇或不均匀颗粒结构，这可能导致在催化反应中的活性位点分布不均，影响催化剂的整体性能。同时，载体与贵金属之间的相互作用可能导致贵金属活性位点的失活或降低。特别值得注意的是，在长时间使用中，贵金属催化剂可能面临稳定性的挑战，因为贵金属可能会溶解到电解液中，从而降低催化剂的性能。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种在镍纺织网表面形成铂族贵金属催化层的方法，通过本发明制备的铂族贵金属催化层的稳定性、附着性强。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种在镍纺织网表面形成铂族贵金属催化层的方法，包括以下制备步骤：
4、s1、用去离子水与氢氧化钠、硅酸钠和碳酸钠配制混合碱液，将镍纺织网置于混合碱液中经超声清洗15~20min，随后依次用去离子水、无水乙醇超声清洗15~20min，干燥后将镍纺织网置入质量分数为10~15%的盐酸溶液中超声清洗10~20min，再经去离子水超声清洗10~20min，其中混合碱液中氢氧化钠的浓度为5g/ml，硅酸钠的浓度为30g/ml，碳酸钠的浓度为15g/ml；
5、s2、在室温下将经过s1步骤的镍纺织网置于由0.2~0.5g/l海藻酸钙、0.03~0.05g/l的氯化钙和0.5~1.0g/l聚天冬氨酸制而成的转化液中，其中镍纺织网与转化液的固液比为1:20g/ml，用0.1mol/l的氨水调节转化液ph至4.0~4.2，浸渍时间25~40min，取出后用去离子水快速冲洗，并在100℃下干燥5~8h，得到预处理的镍纺织网；
6、s3、将多巴胺溶解于摩尔浓度为10mm的tris-hcl缓冲液中配制得到质量浓度为2~3mg/l的混合液，通过质量分数为30 %的氨水溶液使其混合液的ph调节为8.5，室温下敞口搅拌20~24h，干燥后将得到的聚多巴胺与铵盐混合，其中聚多巴胺与铵盐的质量比为1：0.8，在惰性气体氛围下，800~1100℃热处理4~7h，自然冷却至室温后经过粉碎得到固体粉末；
7、s4、将铂族贵金属与步骤s3制备的固体粉末混合，通过机械合金化工艺，制备得到铂族贵金属固体粉末；
8、s5、将经过s4步骤得到的铂族贵金属固体粉末通过等离子喷涂，在预处理镍纺织网的表面进行喷涂，得到表面形成铂族贵金属催化层的镍纺织网。
9、作为本发明的一种优选技术方案，步骤s3中，所述铵盐为硫酸氢铵、硫酸铵中的至少一种。
10、作为本发明的一种优选技术方案，步骤s4中，所述铂族贵金属与步骤s3制备的固体粉末的质量比为（60~80）：（2~4）。
11、作为本发明的一种优选技术方案，步骤s4中，所述机械合金化工艺的固态合金化的固体过程为将铂族贵金属与步骤s3制备的固体粉末投入到球磨机中以600r/min的转速球磨2~4h。
12、作为本发明的一种优选技术方案，步骤s4中，所述铂族贵金属为铂、钯和铱中的一种或多种。
13、作为本发明的一种优选技术方案，步骤s5中，所述等离子喷涂时使用的气体为氮气和氢气，压力为0.5~0.6mpa、氮气流量为30~40l/min，氢气流量5 l/min，送粉速率为40g/min，喷涂距离为100~120mm。
14、本发明先通过对镍纺织网进行预处理，通过混合碱液超声清洗除去镍纺织网表面的有机油污，混合碱液由硅酸钠、氢氧化钠和碳酸钠配制得到，硅酸钠通过水解生成的胶束结构可以有效悬浮固体污垢，并通过碳酸钠除去难溶性杂质；随后用去离子水、无水乙醇中超声清洗以除去碱液，并通过盐酸溶液中超声清洗来除去镍纺织网表面的氧化物杂质，从而对镍纺织网表面进行活化处理，以便后续处理。
15、将经过活化处理的镍纺织网置于海藻酸钙和聚天冬氨酸制备的转化液中，经过浸渍处理，会在镍纺织网表面生成一层高分子膜，一方面，聚天冬氨酸和海藻酸钙均具有良好的水溶性，通过海藻酸钙与聚天冬氨酸的混合，因海藻酸钙具有良好的粘附性，同时海藻酸钠与聚天冬氨酸通过交联形成更稳定的结构，提高薄膜对于镍纺织网的附着性，提高聚天冬氨酸的稳定性，从而帮助聚天冬氨酸更好地在镍网表面形成一层均匀的薄膜，可以增强催化层与镍纺织网之间的结合力，从而防止催化层在电解水反应过程中脱落，提高催化剂的分散性和催化层的稳定性，通过表面膜的处理，可以改变镍纺织网表面的粗糙度和孔隙结构，增加比表面积，为催化层负载提供更多的附着点和反应活性位点，从而提高催化层的负载效率和催化性能，并且聚天冬氨酸-海藻酸钙薄膜的存在可以改变镍纺织网表面的电荷分布和润湿性，有利于催化剂层在镍纺织网上的均匀分布和稳定附着，一定程度上保护催化剂颗粒，防止其在负载过程中发生脱落或聚集，进一步提高催化层的稳定性。同时海藻酸钙本身具有一定的吸附性能，可以吸附并固定催化层中的活性成分，这种吸附作用有助于催化层在镍纺织网表面的均匀分布。
16、另一方面，聚天冬氨酸和海藻酸钙都具有防腐蚀性，其薄膜层能够在一定程度上隔绝镍纺织网与腐蚀性介质的直接接触，从而减缓镍纺织网的腐蚀速率，减少电极在电解过程中的溶解和损耗，保持电极的形状和尺寸稳定，提高电解过程的可靠性和效率。从而提高催化层的耐腐蚀性，避免催化层的腐蚀导致催化性能下降，从而延长电极的使用寿命。并且聚天冬氨酸具有良好的导电性能，可以提高电极的导电效率，降低电阻，从而促进电解反应的进行。
17、本发明中聚多巴胺和铵盐通过高温热解，在热解和碳化的过程中，硫酸铵或硫酸氢铵分解产生的二氧化硫或其他含硫中间体会与碳氮骨架发生反应，这些反应中硫原子会与碳氮骨架中的氢原子或氧原子发生取代或者与碳氮骨架上的不饱和键（如双键或三键）发生加成反应，从而得到硫掺杂的碳氮化合物，硫原子的电负性较高，其引入会改变碳氮化合物的电子结构，影响电荷分布和自旋密度，从而增强催化层的导电性与催化活性，并且通过硫修饰可以在碳氮骨架上产生更多的缺陷和活性位点，这些位点有利于吸附和活化反应物，帮助提高催化层在发生催化反应的效率。
18、将通过硫修饰的碳氮粉末作为添加剂与铂族贵金属固体颗粒混合，通过等离子喷涂形成催化层，硫修饰的碳氮颗粒具有抗中毒特性，能够减少催化剂因中毒（如与毒性物质反应导致活性降低）而失活的风险，并且硫修饰的碳氮颗粒可以作为载体或助剂，促进铂族贵金属纳米颗粒的均匀分散，并增强铂族贵金属颗粒与镍纺织网载体之间的相互作用，防止金属纳米颗粒在反应过程中团聚，从而保持催化层的活性，提高催化效率并延长催化层寿命。
19、本发明的有益效果：
20、本发明中通过对镍纺织网进行预处理，用混合碱液和酸溶液洗涤除去表面的油污与杂质，以达到活化的目的，并通过聚天冬氨酸-海藻酸钙的膜结构包裹镍纺织网表面，为催化层提供更多的活性位点，提高催化层的附着性，从而提高催化层的稳定性。再通过硫修饰的碳氮颗粒与铂族贵金属固体颗粒混合，通过等离子喷涂形成催化层，从而促进铂族贵金属纳米颗粒的均匀分散，通过活性位点的增强铂族贵金属颗粒与镍纺织网载体之间的相互作用，增强附着性，有效防止金属纳米颗粒在形成催化层过程中发生团聚，从而保持催化层的活性，提高催化效率并延长催化层寿命。
1.一种在镍纺织网表面形成铂族贵金属催化层的方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
2.根据权利要求1所述的在镍纺织网表面形成铂族贵金属催化层的方法，其特征在于，步骤s3中，所述铵盐为硫酸氢铵、硫酸铵中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的在镍纺织网表面形成铂族贵金属催化层的方法，其特征在于，步骤s4中，所述铂族贵金属与步骤s3制备的固体粉末的质量比为（60~80）：（2~4）。
4.根据权利要求1所述的在镍纺织网表面形成铂族贵金属催化层的方法，其特征在于，步骤s4中，所述机械合金化工艺的固态合金化的过程为将铂族贵金属与步骤s3制备的固体粉末投入到球磨机中以600r/min的转速球磨2~4h。
5.根据权利要求1所述的在镍纺织网表面形成铂族贵金属催化层的方法，其特征在于，步骤s4中，所述铂族贵金属为铂、钯和铱中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的在镍纺织网表面形成铂族贵金属催化层的方法，其特征在于，步骤s5中，所述等离子喷涂时使用的气体为氮气和氢气，压力为0.5~0.6mpa、氮气流量为30~40l/min，氢气流量5 l/min，送粉速率为40g/min，喷涂距离为100~120mm。
