(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211192236.0 (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 上海千北信息科技有限公司 地址 201208 上海市浦东 新区中国(上海) 自由贸易试验区金海路18号5号楼一 层103室 (72)发明人 王朔　叶小琴　裴洛伟　王力萍　 叶章颖　沈斌　沈孆　 (74)专利代理 机构 北京睿智保诚专利代理事务 所(普通合伙) 11732 专利代理师 董大媛 (51)Int.Cl. C25B 11/031(2021.01) C25B 11/054(2021.01) C25B 11/063(2021.01)C25B 11/091(2021.01) C25B 1/30(2006.01) B82Y 40/00(2011.01) B82Y 30/00(2011.01) C25D 11/26(2006.01) C25D 3/50(2006.01) C25D 3/12(2006.01) (54)发明名称 一种泡沫钛基三维铂镍氧还原电极及其制 备方法与应用 (57)摘要 本发明属于电极材料技术领域， 本发 明提供 了一种泡沫钛基三维铂镍氧还原电极及其制备 方法与应用。 本发明提供的电极的制备方法包括 以下步骤： 对泡沫钛基底顺次进行阳极氧化处 理、 煅烧处理、 电沉积 ‑氧化还原 置换处理即得泡 沫钛基三维铂镍氧还原电极。 本发 明所采用的电 沉积‑氧化还原 置换方法， 操作简便可控， 常温常 压即可进行， 重复性高， 所制备的电极具有性能 独特的纳米晶体结构， 可大大降低铂金属的消 耗， 成本低、 效率高， 具有将贵金属氧还原催化剂 规模化、 产业 化的前景。 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 CN 115433961 A 2022.12.06 CN 115433961 A 1.一种泡沫钛基三维铂镍氧还原电极的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 对泡沫钛基底顺次进行阳极氧化处理、 煅烧处理、 电沉积 ‑氧化还原置换处理即得泡沫 钛基三维铂镍氧还原电极。 2.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述泡沫钛基底的平均孔径为20～50 μm， 孔隙率 为35～50％， 厚度为0.5～1m m。 3.根据权利要求2所述的制备方法， 其特征在于， 所述阳极氧化处理的具体操作步骤 为： 以泡沫钛基底为阳极， 石墨为阴极， 0.4～0.6mol/L的硫酸溶液为电解液， 在20～30V的 直流电压下处 理100～150min。 4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述煅烧处理的温度为450 ～680℃， 煅烧处理的时间为60～180min； 室温升至煅烧处理的温度的升温速率为1～5℃/ min。 5.根据权利要求4所述的制备方法， 其特征在于， 所述电沉积 ‑氧化还原置换处理的具 体操作步骤为： 以铂盐和镍盐的混合溶液为电解液， 煅烧处理后的泡沫钛基底 为工作电极， 铂丝作为对电极， 饱和甘汞电极作为参比 电极进行电沉积处理， 然后停止施加外部电位， 持 续60～300s即完成电沉积 ‑氧化还原置换处 理。 6.根据权利要求5所述的制备方法， 其特征在于， 所述混合溶液中， 铂盐和镍盐的总浓 度为8～12m mol/L， 其中， 铂盐和镍盐的摩尔比为1： 6～12； 所述电沉积处理采用的恒电流脉冲电对数量为40～50， 其中阴极电流密度为 ‑20～‑ 50mA/cm2， 持续的时间为1～5s， 阳极电流密度为20～40mA/ cm2， 持续的时间为10～6 0ms。 7.根据权利要求5或6所述的制备方法， 其特征在于， 所述铂盐为六水合氯铂酸， 所述镍 盐为硫酸镍、 氯化镍、 硝酸镍和乙酰丙酮镍中的一种或几种； 所述电沉积 ‑氧化还原置换处 理的循环次数为10～3 0次。 8.根据权利要求1或3或5或7所述的制备方法， 其特征在于， 对泡沫钛基底进行预处理， 所述预处理的具体步骤为： 用砂纸将泡沫钛基底打磨5～20min， 随后在质量浓度为20～ 40％的NaOH溶液中浸泡10～30min， 用水洗涤1～3次后， 再用超声清洗， 最后将泡沫钛基底 在氩气流中干燥5～10mi n； 所述超声清洗的具体步骤为： 顺 次在丙酮、 乙醇和水中进行超声处理， 超声处理的时间 独立的为5～ 20min。 9.权利要求1～8任一项所述制备 方法所制备的泡沫钛基三维铂镍氧还原电极。 10.权利要求9所述 的泡沫钛基三维铂镍氧还原电极在中性溶液中制备H2O2的应用， 其 特征在于， 所述中性溶 液包含浓度为0.1～0.5mo l/L的硫酸钠溶 液。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115433961 A 2一种泡沫钛基三维铂镍氧还原电极及其制备方 法与应用 技术领域 [0001]本发明涉及电极材料技术领域， 尤其涉及 一种泡沫钛基三维铂镍氧还原电极及其 制备方法与应用。 背景技术 [0002]过氧化氢(H2O2)是世界上100种最重要的化学品之一， 在全pH范围内均具有较高的 氧化电位， 氧化性强， 有杀菌消毒作用， 并且还 具有最高的活性氧含量(47.1w/w％)， 远高于 其他工业常用的氧化剂， 用于氧化反应的最终产物为水和氧气， 常被称为产生羟基 自由基 (HO·)的前驱体， 被认为是最具环境友好型氧化剂。 目前， H2O2在国民经济各行业均有广泛 的应用， 如化学品绿色合成、 食品消毒、 污水 处理、 地下水修复与废气处理等， 在污染物控制 方面， 尤其是 水处理及环境 修复领域对H2O2的需求量逐渐呈 上升的趋势。 [0003]蒽醌法被广泛应用于合成H2O2， 全球95％的H2O2都是由蒽醌法制得的。 蒽醌法的生 产流程中包括对烷基蒽醌前驱体的氢化及后续的氧化， 然后进行液液萃取实现H2O2的回收。 该方法工艺复杂， 为多 单元操作， 且反应堆运输不便， 不仅容易造成大量 浪费而且对后续处 理废料、 提纯和运输H2O2的要求也很高。 所以， 其它H2O2合成方法也受到了学者的关注， 其 中， 通过二电子的氧气电化 学还原反应在各溶液环境按需生产H2O2备受关注。 该方 法可在温 和条件(室温、 常压)下实现H2O2的原位合成， 且具有绿色环保的优势。 然而， 利用O2生成H2O2 的二电子(2e‑)反应过程与O2完全还原为H2O的四电子(4e‑)反应过程存在着竞争关系， 氧还 原反应路径较复杂， 中间体生 成较多， 反应活化能较高， 本征动力学速率 缓慢， 因此， 需要合 成高效且 对H2O2催化过程具有高选择性的催化剂。 [0004]目前， 碳基电催化剂(如石墨烯、 碳布等)是氧还原领域的研究热点， 但贵金属基的 催化剂仍是基于O2还原法合成H2O2的最有效催化剂， 如铂(Pt)， 金(Au)对H2O2表现出高催化 活性和高选择性。 因为用于H2O2的稳定剂的pH接近中性， 因此在中性环境下开发H2O2催化剂 具有重要意 义。 [0005]因此， 如何提供一种可在中性环境下制备H2O2的催化剂及其所适配的电极成为了 本领域技术人员亟需解决的问题。 发明内容 [0006]有鉴于此， 本发明提供了一种泡沫钛基三维铂镍氧还原电极及其制备方法与应 用， 解决了现有技术制备H2O2需要消耗大量贵金属以及对催化剂的性 能要求苛刻等技术问 题。 [0007]为了达到上述目的， 本发明采用如下技 术方案： [0008]本发明提供了一种泡沫钛基三维铂镍氧还原电极的制备 方法， 包括以下步骤： [0009]对泡沫钛基底顺次进行阳极氧化处理、 煅烧处理、 电沉积 ‑氧化还原置换处理即得 泡沫钛基三维铂镍氧还原电极。 [0010]进一步的， 所述泡沫钛基底的平均孔径为20～50μm， 孔隙率为35～50％， 厚度为说　明　书 1/6 页 3 CN 115433961 A 3