本發明涉及一種多級納米結構的陽極材料、制備方法及應用。
背景技術：
1、由于電解水制氫工藝具有環境友好、資源可再生等特性，使其越來越受到重視。目前研究發現，制約電解水制氫發展的重要原因之一是電解水制氫中的析氧反應，這是因為目前電解水制氫所用的針對析氧反應的催化劑/催化材料一般需要較高的電壓驅動，因此，研究新型的針對析氧反應的催化劑/催化材料是電解水領域的重要方向。
2、目前，主要選用貴金屬（如pt、ruo2、iro2等）作為析氧反應的催化劑/催化材料，但是，貴金屬不僅具有成本高、儲能少等缺點，而且目前使用貴金屬生產的催化劑/催化材料仍然需要比較高的過電位激活。因此，為電解水制氫的析氧反應生產新的催化劑/催化材料十分必要。
技術實現思路
1、有鑒于此，本發明提供一種多級納米結構的陽極材料、制備方法及應用，該多級納米結構的陽極材料通過形成于過渡金屬基底上的納米柱狀陣列與形成于納米柱狀陣列上的包含陽離子空位的納米層狀修飾層相配合，形成多級納米結構，對催化電解水制氫的析氧反應具有較高的活性，并且在析氧反應過程需要的過電位較低，該多級納米結構的陽極材料還具有比較優異的催化穩定性。
2、為了解決上述技術問題，本發明提供以下技術方案：
3、第一方面，本發明提供一種多級納米結構的陽極材料，應用于催化電解水制氫的析氧反應，包括：過渡金屬基底、形成于所述過渡金屬基底上的納米柱狀陣列以及形成于所述納米柱狀陣列上的納米層狀修飾層；
4、第二方面，本發明實施例提供一種多級納米結構的陽極材料的制備方法，包括：
5、步驟1、將過渡金屬基底浸入含磷酸氫根離子和銨離子的溶液中，通過水熱反應在所述過渡金屬基底上形成包含過渡金屬磷酸鹽的納米柱狀陣列；
6、步驟2、通過電沉積方式，在所述納米柱狀陣列表面形成包含鋁離子和過渡金屬雙氫氧化物的納米層狀修飾層；
7、步驟3、利用強堿溶液浸泡具有所述納米層狀修飾層和所述納米柱狀陣列的過渡金屬基底，去除所述鋁離子，構造出陽離子空位。
8、可選地，步驟1包括：將過渡金屬基底浸入含摩爾濃度0.025m~0.1m的磷酸氫根離子和0.05m~0.2m銨離子的溶液中，控制水熱反應的溫度180℃~220℃以及水熱反應的時間9h~15h，在所述過渡金屬基底上形成包含過渡金屬磷酸鹽的納米柱狀陣列。
9、第三方面，本發明實施例提供一種上述第一方面實施例提供的多級納米結構的陽極材料的應用，應用于催化電解水制氫的析氧反應，所述應用還包括：
10、將所述多級納米結構的陽極材料作為催化電解水制氫的陽極，并為所述陽極施加正極電位，使所述陽極材料中的納米層狀修飾層發生表面重構，以暴露更多的活性位點。
11、上述發明的第一方面的技術方案具有如下優點或有益效果：
12、本發明實施例提供的多級納米結構的陽極材料，通過納米柱狀陣列以及形成于納米柱狀陣列上的具有陽離子空位的納米層狀修飾層相配合，使陽極材料具有多級納米結構，該多級納米結構不僅能夠暴露出更多的活性位點，而且能夠提升陽極材料與電解液的接觸面積，使該陽極材料對催化電解水制氫的析氧反應具有較高的活性。另外，該多級納米結構的陽極材料，在析氧反應過程需要的過電位較低，且具有比較優異的催化穩定性。
1.一種多級納米結構的陽極材料，其特征在于，應用于催化電解水制氫的析氧反應，包括：過渡金屬基底（10）、形成于所述過渡金屬基底（10）上的納米柱狀陣列（20）以及形成于所述納米柱狀陣列（20）上的納米層狀修飾層（30）；
2.根據權利要求1所述的多級納米結構的陽極材料，其特征在于，
3.根據權利要求1所述的多級納米結構的陽極材料，其特征在于，
4.根據權利要求1所述的多級納米結構的陽極材料，其特征在于，
5.根據權利要求4所述的多級納米結構的陽極材料，其特征在于，
6.根據權利要求1至5任一所述的多級納米結構的陽極材料，其特征在于，
7.根據權利要求6所述的多級納米結構的陽極材料，其特征在于，
8.根據權利要求1所述的多級納米結構的陽極材料，其特征在于，
9.一種多級納米結構的陽極材料的制備方法，其特征在于，包括：
10.權利要求1至8任一所述的多級納米結構的陽極材料的應用，其特征在于，應用于催化電解水制氫的析氧反應，所述應用還包括：