本发明属于电催化应用领域，尤其涉及一种双功能催化剂电极、制备方法及其在尿素净化与连续电解制氧的应用。
背景技术：
1、生活污水以及生产尿素的工业废水中含有大量的尿素，对环境是一种潜在的污染物。尿素会自然水解产生不稳定的氨气，再被氧化成硝酸盐、亚硝酸盐、氮氧化合物等污染物；也会造成水体富营养化，使得藻类大量繁殖、水体富氧减少、鱼类死亡。因此，过量尿素会对空气、土壤和水造成污染。另一方面，通过尿素电解，可以将尿素分解成无害的氮气和水，减轻过量尿素对环境的污染，以此同时尿素电解还可以获得清洁能源氢气。此外，净化尿素后的水可以继续通电，通过电解水继续实现制氧和制氢。由此实现尿素废水的净化以及资源的回收利用。
2、无论是尿素电解还是废水净化后的水电解，二者的阳极都会因为多电子转移过程导致反应进行缓慢，从而需要提供更高的电压，导致成本增加，不利于技术的应用推广。为了解决该问题，通常需要使用电催化剂加快反应进程。现有技术中，并未有同时适用于尿素氧化反应和氧析出反应的催化剂电极，因而无法实现尿素净化和电解水制氧的连续工艺。
技术实现思路
1、针对现有技术中的不足，本发明提出了一种双功能催化剂电极、制备方法及其在尿素净化与连续电解制氧的应用。首先在泡沫镍表面获得钼酸根掺杂的镍钴双金属普鲁士蓝衍生复合材料，然后经过电化学活化处理，复合材料重构形成可同时应用于尿素氧化和氧析出反应的双功能催化电极nico-pba-ldh@mo/nf。将所述双功能催化电极应用于尿素电解和氧析出的连续制备工艺，因双功能催化电极具有出色的尿素氧化和氧析出催化活性，尿素氧化和氧析出反应时分别仅需要1.360v vs.rhe和1.577v vs.rhe的电势便可以获得100macm-2的电流密度。
2、本发明的具体技术方案如下：
3、一种双功能催化剂电极的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤s1：合成具有立方体纳米结构的前驱体pba，基于氯化镍、柠檬酸钠二水合物和六氰钴酸钾的去离子水溶液，经离心、洗涤、干燥获得前驱体pba；
5、步骤s2：泡沫镍预处理，对泡沫镍进行去氧化、冲洗和干燥；
6、步骤s3：合成催化剂电极，将三氧化钼和柠檬酸钠二水合物充分溶解于去离子水，加入前驱体pba，超声得到蓝色悬浊液，加入预处理泡沫镍后进行一步水热反应，对反应产物冲洗、干燥后得到表面具有立方体结构的钼酸根掺杂的普鲁士蓝衍生物的泡沫镍复合材料，将复合材料加工成催化剂电极nico-pba-ldh@mo/nf；
7、步骤s4：活化催化剂电极，通过多次循环伏安扫描，在催化剂电极表面形成钼酸根掺杂的镍钴双层氢氧化物，得到双功能催化剂电极。
8、优选的，所述步骤s1具体包括：
9、步骤s11：将氯化镍和柠檬酸钠二水合物溶解于去离子水；
10、步骤s12：将六氰钴酸钾溶解于去离子水；
11、步骤s13：将步骤s11和步骤s12中获得的两种溶液混合，并充分搅拌后在室温下静置24小时；
12、步骤s14：对步骤s13所得混合溶液进行多次离心、洗涤得到沉淀，并在60℃下干燥，得到前驱体pba。
13、优选的，所述步骤s11和步骤s12中去离子水的量相同。
14、优选的，所述步骤s11中，氯化镍和柠檬酸钠二水合物的质量比为2:3。
15、优选的，所述步骤s2具体包括：
16、步骤s21：将泡沫镍剪切成2cm2大小；
17、步骤s22：将泡沫镍放入稀盐酸中超声处理，去除泡沫镍的氧化层；
18、步骤s23：用去离子水和乙醇冲洗至中性，在室温下干燥备用。
19、优选的，所述步骤s3具体包括：
20、步骤s31：将三氧化钼和柠檬酸钠二水合物溶解于去离子水中，并充分搅拌至溶液澄清；
21、步骤s32：将前驱体pba分散在步骤s31获得的溶液中，并经过超声和充分搅拌得到均匀悬浊液；
22、步骤s33：将所述均匀悬浊液转移至水热釜中，加入步骤s2中预处理后的泡沫镍；
23、步骤s34：将水热釜在180℃下保持10h后，将得到的产物用去离子水和乙醇反复冲洗，干燥得到表面具有立方体结构的钼酸根掺杂的普鲁士蓝衍生物的泡沫镍复合材料；
24、步骤s35：将复合材料加工成催化剂电极nico-pba-ldh@mo/nf。
25、优选的，所述步骤s31中三氧化钼和柠檬酸钠二水合物的质量比为2:3。
26、优选的，所述步骤s4中循环伏安扫描的工艺参数如下：扫描速率为200mv/s，电势范围为0.15-0.8v，扫描圈速为30圈。
27、一种双功能催化剂电极，采用如前述制备方法得到，所述nico-pba-ldh@mo/nf由钼酸根掺杂的镍钴层状双氢氧化物构成。
28、一种双功能催化剂电极的应用，将所述双功能催化剂电极用于尿素净化和连续电解制氧，包括以下步骤：
29、步骤一、以所述双功能催化剂电极为阳极，进行尿素氧化反应；
30、步骤二、尿素净化完全后，维持电流不变，将电解电位上升到氧析出反应所需电位，进行氧析出反应，从而得到氢和氧。
31、相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
32、1.本发明提出了一种能兼顾尿素氧化和氧析出的双功能催化剂电极及其制备方法。所述双功能催化剂电极具有出色的尿素氧化和氧析出催化活性，用于尿素氧化时仅需要1.360v vs.rhe的电势便可以获得100macm-2的电流密度；用于氧析出反应时仅需要1.577v vs.rhe的电势便可以获得100macm-2的电流密度。
33、2.本发明提出的双功能催化剂电极制备方法在较低温度下一步水热制成，耗能低、易控制、原料成本低、制备方法简单。
34、3.本发明提出一种双功能催化剂电极的应用，通过电解反应实现一步净化尿液尿素以及后续电解水制氧，同时在两个反应的阴极半反应均发生氢析出反应可制取氢气，进而实现了人体废物资源化利用的目的。该电解过程简单，使用电化学工作站成熟的自控程序即可实现。
1.一种双功能催化剂电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的双功能催化剂电极的制备方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括：
3.根据权利要求2所述的双功能催化剂电极的制备方法，其特征在于，所述步骤s11和步骤s12中去离子水的量相同。
4.根据权利要求2所述的双功能催化剂电极的制备方法，其特征在于，所述步骤s11中，氯化镍和柠檬酸钠二水合物的质量比为2:3。
5.根据权利要求1所述的双功能催化剂电极的制备方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：
6.根据权利要求1所述的双功能催化剂电极的制备方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：
7.根据权利要求6所述的双功能催化剂电极的制备方法，其特征在于，所述步骤s31中三氧化钼和柠檬酸钠二水合物的质量比为2:3。
8.根据权利要求1所述的双功能催化剂电极的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中循环伏安扫描的工艺参数如下：扫描速率为200mv/s，电势范围为0.15-0.8v，扫描圈速为30圈。
9.一种双功能催化剂电极，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述制备方法得到，所述nico-pba-ldh@mo/nf由钼酸根掺杂的镍钴层状双氢氧化物构成。
10.一种如权利要求9所述双功能催化剂电极的应用，将所述双功能催化剂电极用于尿素净化和连续电解制氧，包括以下步骤：
