一种原位测氢的电还原-电氧化复合电极及其制备方法与应用

1.本发明属于电解水产氢检测材料技术领域，涉及一种原位测氢的电还原-电氧化复合电极及其制备方法与应用。


背景技术：

2.能源危机开启了氢能开发和利用的探索之路，其中电催化分解水制氢是目前获取绿氢能源的有效途径之一。然而，由于电催化分解水的阳极析氧半反应涉及高反应能垒的四电子机理，导致阴极析氢半反应效率降低，因此，研发高活性、低成本的催化剂是实现高效电催化分解水制氢的关键。催化剂的活性可通过反应过程中的析氢变化量来直观表示，目前应用最广泛的定量分析电催化分解水产氢技术主要有气相色谱法和电化学氢气传感器检测法。其中，气相色谱法分析速度快，灵敏度较高，检出下限可达μmol/l。电化学氢气传感器响应速度快，能够实时测定反应体系中氢气浓度随时间的变化，检出下限可达μmol/l，但每次测试前需对其进行校准，耗时较长。
3.基于电化学反应原理的双功能复合电极能够同步实现电氧化和电还原反应，制作工艺简单，小巧便携，目前已被应用于部分中性溶液体系电催化产氧检测。然而由于析氧的电氧化电极需高电压输入(～2.23v vs rhe)，而用于集氧的电还原电极也需施加～-0.217v(vs rhe)的电压。此外，在同一反应条件下，电还原电极施加的电压必须小于-0.367v(vs rhe)才能实现析氢，这会造成电极表面的不可逆损伤，因此从能耗成本和电极稳定性角度出发，双功能复合电极用于产氢检测依旧存在挑战。
4.酸性溶液体系电催化产氢技术因具有高电流密度，快速反应动力学和高能量转换效率等多重优势被广泛认为是制氢体系的最佳选择，然而大多数电催化剂在强酸性溶液中的稳定性差，易发生电极表面腐蚀和催化性能退化的现象，且强酸体系对测氢的仪器部件会造成不可逆损害。弱酸性溶液体系可为催化剂保持稳定和电极耐腐蚀性提供更有利的条件，从而延长催化剂和设备的运行寿命。
5.因此，寻求一种能实现弱酸性溶液体系中测氢，且工艺简单、灵敏度高、实时测定、能耗低的方法，对于增加电催化分解水析氢检测方法的可选择性和筛选高效析氢电催化剂具有重要意义。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种工艺简单、能耗低的原位测氢的电还原-电氧化复合电极，在电催化分解水产氢检测中的应用时可快速、实时定量测定产生的微量氢气，灵敏度高、响应速度快、运行稳定。
7.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
8.一种原位测氢的电还原-电氧化复合电极，所述原位测氢的电还原-电氧化复合电极由pt/fto电还原电极、绝缘玻璃隔片、pt/fto电氧化电极组成，
9.pt/fto电还原电极、pt/fto电氧化电极表面的涂层包括分散镶嵌有铂颗粒的fto层；fto层中pt的占比为0.5～1.5％。
10.作为优选，pt/fto电还原电极、pt/fto电氧化电极间的距离为1.0mm。
11.作为优选，所述绝缘玻璃隔片的厚度为1.0mm，pt/fto电还原电极、pt/fto电氧化电极表面的涂层的厚度为0.2～0.3μm。
12.作为优选，所述绝缘玻璃隔片与pt/fto电还原电极，绝缘玻璃隔片与pt/fto电氧化电极均通过惰性环氧树脂粘贴。
13.pt/fto电还原电极和pt/fto电氧化电极之间的距离以绝缘玻璃隔片的厚度计，粘结材料厚度忽略不计。
14.本发明中pt/fto电还原电极和pt/fto电氧化电极之间的距离需要控制在1.0mm，以保证良好的电子传输，从而获得较好的氢气收集效率。
15.作为优选，所述pt/fto电还原电极、pt/fto电氧化电极通过在fto导电玻璃上侧切角，下侧导电层表面涂覆六水合氯铂酸的异丙醇溶液，自然晾干后热解后制得。
16.作为优选，所述涂覆六水合氯铂酸的下侧导电层表面区域大小为1
×
1cm。
17.作为优选，所述六水合氯铂酸的异丙醇溶液中六水合氯铂酸的浓度为2.0～4.0mg/ml。
18.进一步优选，六水合氯铂酸的异丙醇溶液的涂覆量为0.1～0.2g/cm2。
19.作为优选，所述热解温度为300～390℃，时间为20～50min，升温速率为5～15℃/min。
20.作为优选，所述fto导电玻璃厚度为1.6～2.2mm，电阻为7～14ω，透光率为80～90％。
21.作为优选，将pt/fto电还原电极、pt/fto电氧化电极的上侧一角进行切角，上侧另一角涂导电银胶。
22.电极上侧一角进行切角，两导电面相对粘贴时，涂导电银胶的区域就能岔开，便于操作且避免短路。
23.本发明还公开了一种原位测氢的电还原-电氧化复合电极的制备方法，所述制备方法包括：
24.s1、在fto导电玻璃的下侧导电层表面涂覆六水合氯铂酸的异丙醇溶液，经自然晾干、热解后制得pt/fto电极；
25.s2、pt/fto电极上侧一角进行切角，上侧另一角涂导电银胶连接导线；
26.s3、将两pt/fto电极相向粘贴，两pt/fto电极中间有绝缘玻璃隔片；两pt/fto电极一个为pt/fto电还原电极、另一个为pt/fto电氧化电极。
27.本发明也公开了原位测氢的电还原-电氧化复合电极在电催化分解水产氢检测中的应用，所述电催化分解水产氢检测中原位测氢的电还原-电氧化复合电极作为工作电极。
28.作为优选，所述电催化分解水产氢检测过程包括初始阶段、同步处理阶段、后处理阶段。
29.进一步优选，初始阶段，进行电还原反应，pt/fto电还原电极作为阴极，施加的电压为-0.02～-0.25v(vs rhe)，阴极电压保持时间为30～90秒。
30.初始阶段对原位测氢的电还原-电氧化复合电极中的pt/fto电还原电极施加还原
电压，将溶液体系中的氢离子还原为氢，达到产氢目的。
31.进一步优选，同步处理阶段，电还原和电氧化反应同时进行，pt/fto电还原电极作为阴极，pt/fto电氧化电极作为阳极，阴极施加的电压为-0.02～-0.25v(vs rhe)，阳极施加的电压为0.5～1.0v(vs rhe)，电压保持时间为30～90分钟。
32.同步处理阶段，pt/fto电还原电极表面不断产生氢气并扩散到pt/fto电氧化电极表面，通过施加氧化电压对h2进行氧化，将还原电极处的析氢量转化为直观的氧化电流响应，证明复合电极能够实现原位测氢。
33.进一步优选，后处理阶段，通过电氧化去除剩余h2阶段，移除pt/fto电还原电极施加的电压，pt/fto电氧化阳极施加的电压保持不变，电压保持时间为10～20分钟。
34.后处理阶段，确保剩余的h2被重新氧化成氢离子，在氧化电极处产生氧化电流响应，从而使氧化电极的实际收集效率达到最大值。
35.作为优选，所述应用过程在电解质溶液中进行，电解质溶液为弱酸性溶液，ph为4.0～6.0。
36.进一步优选，所述弱酸性溶液中溶质为硝酸钠、硫酸钠、高氯酸钠中一种或多种，溶剂为醋酸和/或醋酸钠缓冲溶液。
37.更进一步优选，溶剂的浓度为0.05～0.2mol/l，溶质的浓度为0.1～1.5mol/l。
38.作为优选，所述电催化分解水产氢检测中氧化电极的氢气收集效率可达62％。
39.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
40.1、本发明的原位测氢的电还原-电氧化复合电极中fto层表面热解负载的pt颗粒，具有较高的电催化活性；氢在pt颗粒表面的吸附、脱附属于快速反应过程，可在低能耗下快速测得h
+
/h2反应的响应电流值，用于量化产氢量。
41.2、本发明的原位测氢的电还原-电氧化复合电极可在极低电位下原位测定电催化分解水过程中的微量氢气，具有检测灵敏、能耗低等优点。
42.3、本发明的原位测氢的电还原-电氧化复合电极制备方法简单可控。
43.4、本发明的原位测氢的电还原-电氧化复合电极在测定电催化分解水产氢过程中部分电解质溶液通过毛细作用进入复合电极的缝隙，施加电压后，从pt/fto电还原阴极表面析出的h2聚集在缝隙中，只有少数h2从缝隙中的电解质溶液上方逸出，因此放大了h2的信号值，待复合电极间建立稳态浓度梯度后，pt/fto电氧化阳极通过对h2的氧化，将析氢量转化为直观的氧化电流值。
44.5、本发明的原位测氢的电还原-电氧化复合电极在测定电催化分解水产氢过程能耗较低，能够实时响应，运行稳定，对于电催化分解水体系中电极组件、催化剂和电解液等条件的选择和优化具有重要意义。
附图说明
45.图1为本发明原位测氢的电还原-电氧化复合电极的结构示意图。
46.图2为本发明实施例1制得的pt/fto电极的sem图，其中a为fto，b为pt/fto。
47.图3为本发明应用实施例1制得的pt/fto电极的lsv曲线图。
48.图4为本发明应用实施例1制得的原位测氢的电还原-电氧化复合电极的循环伏安曲线图。
49.图5为本发明应用实施例1制得的原位测氢的电还原-电氧化复合电极的工作原理图。
50.图6为本发明应用实施例1制得的原位测氢的电还原-电氧化复合电极电流-时间曲线图，其中a为电还原阴极电流-时间曲线图，b为电氧化阳极电流-时间曲线图。
51.图7为本发明应用实施例1制得的原位测氢的电还原-电氧化复合电极电荷-时间曲线图。
具体实施方式
52.以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
53.实施例1
54.本实施例中的原位测氢的电还原-电氧化复合电极由pt/fto电还原电极、绝缘玻璃隔片、pt/fto电氧化电极组成，其中绝缘玻璃隔片的尺寸为1cm*10mm*1mm，pt/fto电还原电极、pt/fto电氧化电极间的距离为1mm。
55.pt/fto电还原电极、pt/fto电氧化电极的制备过程具体包括：
56.将2.2mm厚的fto导电玻璃清洗后用氮气吹干，用醋酸纤维素薄膜胶带粘贴在离导电面距离下端1cm的位置；
57.将六水合氯铂酸与异丙醇溶剂在超声下充分混合，得浓度为3.2mg/ml的混合溶液；
58.将混合溶液涂覆于fto导电玻璃下端未被醋酸纤维素薄膜胶带覆盖的区域，涂覆量为0.15g/cm2，室温下于通风橱中自然晾干，撕去醋酸纤维素薄膜胶带，置于马弗炉中进行热解，温度为380℃，时间为30min，升温速率为8℃/min，得到pt/fto电极，fto层中pt的占比为1.0％；
59.将pt/fto电极裁成4cm
×
1cm的小块，在每个电极的导电面左上方沿着右侧由顶部向下斜切20mm，将导线用导电银胶粘贴在pt/fto电极导电面的左上角；
60.取两个pt/fto电极分别作为pt/fto电还原电极、pt/fto电氧化电极，两电极导电面相对，中间设置有绝缘玻璃片，三者通过惰性环氧树脂连接；制得原位测氢的电还原-电氧化复合电极。
61.图1为原位测氢的电还原-电氧化复合电极的结构示意图。
62.图2为pt/fto电极的sem图，其中a为fto，b为pt/fto，从图2b中可以看出pt均匀地覆盖在基底表面，表明pt颗粒被成功负载到fto导电玻璃上。
63.实施例2
64.本实施例中的原位测氢的电还原-电氧化复合电极由pt/fto电还原电极、绝缘玻璃隔片、pt/fto电氧化电极组成，其中绝缘玻璃隔片的尺寸为1cm*10mm*1mm，pt/fto电还原电极、pt/fto电氧化电极间的距离为1mm。
65.pt/fto电还原电极、pt/fto电氧化电极的制备过程具体包括：
66.将2.2mm厚的fto导电玻璃清洗后用氮气吹干，用醋酸纤维素薄膜胶带粘贴在离导电面距离下端1cm的位置；
67.将六水合氯铂酸与异丙醇溶剂在超声下充分混合，得浓度为3.6mg/ml的混合溶
液；
68.将混合溶液涂覆于fto导电玻璃下端未被醋酸纤维素薄膜胶带覆盖的区域，涂覆量为0.16g/cm2，室温下于通风橱中自然晾干，撕去醋酸纤维素薄膜胶带，置于马弗炉中进行热解，温度为385℃，时间为30min，升温速率为10℃/min，得到pt/fto电极，fto层中pt的占比为1.2％；
69.将pt/fto电极裁成4cm
×
1cm的小块，在每个电极的导电面左上方沿着右侧由顶部向下斜切20mm，将导线用导电银胶粘贴在pt/fto电极导电面的左上角；
70.取两个pt/fto电极分别作为pt/fto电还原电极、pt/fto电氧化电极，两电极导电面相对，中间设置有绝缘玻璃片，三者通过惰性环氧树脂连接；制得原位测氢的电还原-电氧化复合电极。
71.实施例3
72.本实施例中的原位测氢的电还原-电氧化复合电极由pt/fto电还原电极、绝缘玻璃隔片、pt/fto电氧化电极组成，其中绝缘玻璃隔片的尺寸为1cm*10mm*1mm，pt/fto电还原电极、pt/fto电氧化电极间的距离为1mm。
73.与实施例1相比，区别在于pt/fto电氧化电极的制备过程中将六水合氯铂酸与异丙醇溶剂混合溶液的浓度为4.0mg/ml，pt/fto电极的fto层中pt的占比为1.4％。
74.取按实施例1中的方法制得的pt/fto电还原电极与本实施例的方法制得的pt/fto电氧化电极组装得原位测氢的电还原-电氧化复合电极。
75.实施例4
76.本实施例中的原位测氢的电还原-电氧化复合电极由pt/fto电还原电极、绝缘玻璃隔片、pt/fto电氧化电极组成，其中绝缘玻璃隔片的尺寸为1cm*10mm*1mm，pt/fto电还原电极、pt/fto电氧化电极间的距离为1mm。
77.与实施例1相比，区别在于六水合氯铂酸与异丙醇溶剂混合溶液的浓度为3.0mg/ml。
78.制得的pt/fto电极的fto层中pt的占比为0.9％。
79.实施例5
80.本实施例中的原位测氢的电还原-电氧化复合电极由pt/fto电还原电极、绝缘玻璃隔片、pt/fto电氧化电极组成，其中绝缘玻璃隔片的尺寸为1cm*10mm*1mm，pt/fto电还原电极、pt/fto电氧化电极间的距离为1mm。
81.与实施例1相比，区别在于热解温度为395℃。
82.制得的pt/fto电极的fto层中pt的占比为1.6％。
83.实施例6
84.本实施例中的原位测氢的电还原-电氧化复合电极由pt/fto电还原电极、绝缘玻璃隔片、pt/fto电氧化电极组成，其中绝缘玻璃隔片的尺寸为1cm*10mm*1mm，pt/fto电还原电极、pt/fto电氧化电极间的距离为1mm。
85.与实施例1相比，区别在于热解温度为290℃，时间为40min。
86.制得的pt/fto电极的fto层中pt的占比为0.4％。
87.应用实施例1
88.将实施例1中的原位测氢的电还原-电氧化复合电极应用于电催化分解水产氢检
测中，具体包括：
89.配置醋酸根浓度为0.1mol/l的醋酸/醋酸钠缓冲溶液，加入0.5mol/l硝酸钠作为电解质，调节ph为4.56；
90.初始阶段：对pt/fto电还原电极进行预处理；以pt/fto电还原电极作为阴极，ag/agcl电极作为参比电极，铂丝电极作为对电极，在pt/fto电还原阴极施加-0.134v(vs rhe)电压，保持时间为60秒；
91.同步处理阶段，电还原和电氧化反应同时进行，pt/fto电还原电极作为阴极，pt/fto电氧化电极作为阳极，阴极施加的电压不变，阳极施加的电压为0.866v(vs rhe)，电压保持时间为66分钟。
92.后处理阶段，通过电氧化去除剩余h2阶段，移除pt/fto电还原电极施加的电压，pt/fto电氧化阳极施加的电压保持不变，电压保持时间为15分钟。
93.通过电流对时间的积分得到电还原阴极和电氧化阳极上的电荷累积量分别为0.839c和0.527c，根据法拉第第二定律换算为实际析氢量和实际收集量分别为4.35
×
10-6
mol和2.73
×
10-6
mol，实际收集效率为62.76％。
94.图3为本应用实施例制得的pt/fto电极的lsv曲线图，可以看出当电还原阴极施加的电压范围在-0.026～-0.226v(vs rhe)时，足以发生析氢反应，并产生响应电流；可以看出当电还原阴极施加的电压范围在-0.026～-0.226v(vs rhe)时，足以发生析氢反应，并产生响应电流。
95.图4为本应用实施例制得的pt/fto电极的循环伏安曲线图；对于pt/fto电极，循环伏安曲线为非矩形，表明可逆氧化还原反应，且当电氧化阳极施加的电压范围在0.574～0.974v(vs rhe)时，足以将h2转化为h
+
，并产生响应电流。
96.图5为本应用实施例制得的pt/fto电还原-电氧化复合电极的工作原理图；可以看出，进行原位测氢时，电解质溶液中的h
+
在电还原阴极表面被还原为h2，h2扩散到电氧化阳极表面，被氧化为h
+
。
97.图6为本应用实施例制得的pt/fto电还原-电氧化复合电极电流-时间曲线图，其中a为电还原阴极电流-时间曲线图，b为电氧化阳极电流-时间曲线图；从图6a中可看出，0～4000秒内为析氢过程，4000秒后移除电还原阴极上的电压，停止析氢，还原电流为0。图6b中，60～4000秒内为h2氧化过程，4000秒后扩散到电氧化阳极表面的h2逐渐减少，氧化电流逐渐趋于0。
98.图7为本应用实施例制得的pt/fto电还原-电氧化复合电极电荷-时间曲线图；可以看出，电还原阴极处的累积电荷量大于电氧化阳极处，这主要是由于从电还原阴极处析出的部分h2从组件缝隙中的溶液上方逸出，无法扩散到电氧化阳极表面被氧化为h
+
。
99.应用实施例2
100.将实施例1中的原位测氢的电还原-电氧化复合电极应用于电催化分解水产氢检测中，具体包括：
101.配置醋酸根浓度为0.1mol/l的醋酸/醋酸钠缓冲溶液，加入0.5mol/l硝酸钠作为电解质，调节ph为4.56；
102.初始阶段：对pt/fto电还原电极进行预处理；以pt/fto电还原电极作为阴极，ag/agcl电极作为参比电极，铂丝电极作为对电极，在pt/fto电还原阴极施加-0.134v(vs rhe)
电压，保持时间为60秒；
103.同步处理阶段，电还原和电氧化反应同时进行，pt/fto电还原电极作为阴极，pt/fto电氧化电极作为阳极，阴极施加的电压不变，阳极施加的电压为0.966v(vs rhe)，电压保持时间为66分钟。
104.后处理阶段，通过电氧化去除剩余h2阶段，移除pt/fto电还原电极施加的电压，pt/fto电氧化阳极施加的电压保持不变，电压保持时间为15分钟。
105.通过电流对时间的积分得到电还原阴极和电氧化阳极上的电荷累积量分别为2.99c和0.751c，根据法拉第第二定律换算为实际析氢量和实际收集量分别为1.55
×
10-5
mol和3.89
×
10-6
mol，实际收集效率为25.10％。
106.应用实施例3
107.将实施例1中的原位测氢的电还原-电氧化复合电极应用于电催化分解水产氢检测中，具体包括：
108.配置醋酸根浓度为0.1mol/l的醋酸/醋酸钠缓冲溶液，加入0.5mol/l硝酸钠作为电解质，调节ph为4.56；
109.初始阶段：对pt/fto电还原电极进行预处理；以pt/fto电还原电极作为阴极，ag/agcl电极作为参比电极，铂丝电极作为对电极，在pt/fto电还原阴极施加-0.134v(vs rhe)电压，保持时间为60秒；
110.同步处理阶段，电还原和电氧化反应同时进行，pt/fto电还原电极作为阴极，pt/fto电氧化电极作为阳极，阴极施加的电压不变，阳极施加的电压为0.666v(vs rhe)，电压保持时间为66分钟。
111.后处理阶段，通过电氧化去除剩余h2阶段，移除pt/fto电还原电极施加的电压，pt/fto电氧化阳极施加的电压保持不变，电压保持时间为15分钟。
112.通过电流对时间的积分得到电还原阴极和电氧化阳极上的电荷累积量分别为1.366c和0.678c，根据法拉第第二定律换算为实际析氢量和实际收集量分别为7.08
×
10-6
mol和3.51
×
10-6
mol，实际收集效率为49.58％。
113.应用实施例4
114.与应用实施例2相比，区别在于配置醋酸根浓度为0.1mol/l的醋酸/醋酸钠缓冲溶液，加入0.25mol/l硝酸钠作为电解质，调节ph为4.56。
115.通过电流对时间的积分得到电还原阴极和电氧化阳极上的电荷累积量分别为0.142c和0.043c，根据法拉第第二定律换算为实际析氢量和实际收集量分别为7.36
×
10-7
mol和2.23
×
10-6
mol，实际收集效率为23.30％。
116.应用实施例5
117.与应用实施例2相比，区别在于配置醋酸根浓度为0.1mol/l的醋酸/醋酸钠缓冲溶液，加入1.0mol/l硝酸钠作为电解质，调节ph为4.56。
118.通过电流对时间的积分得到电还原阴极和电氧化阳极上的电荷累积量分别为0.237c和0.023c，根据法拉第第二定律换算为实际析氢量和实际收集量分别为1.24
×
10-6
mol和1.19
×
10-7
mol，得到实际收集效率为9.70％。
119.应用实施例6
120.将实施例2中制得的pt/fto电极按照应用实施例2中所述的方法进行检测，得到实
际收集效率为23.2％。
121.应用实施例7
122.将实施例3中制得的pt/fto电极按照应用实施例2中所述的方法进行检测，得到实际收集效率为20.1％。
123.应用实施例8
124.将实施例4中制得的pt/fto电极按照应用实施例2中所述的方法进行检测，得到实际收集效率为21.4％。
125.应用实施例9
126.将实施例5中制得的pt/fto电极按照应用实施例2中所述的方法进行检测，得到实际收集效率为12.3％。
127.应用实施例10
128.将实施例6中制得的pt/fto电极按照应用实施例2中所述的方法进行检测，得到实际收集效率仅6.5％。
129.应用对比例1
130.与应用实施例1相比，区别在于同步处理阶段，pt/fto电氧化阳极施加的电压为0.5v(vs rhe)。
131.在电催化分解水产氢检测，实际收集效率为26.91％。
132.应用对比例2
133.与应用实施例1相比，区别在于同步处理阶段，pt/fto电氧化阳极施加的电压为1.2v(vs rhe)。
134.在电催化分解水产氢检测，实际收集效率为14.04％。
135.根据上述内容可知，本发明的电极表面的fto层中pt的占比为0.5～1.5％的原位测氢的电还原-电氧化复合电极，在电催化分解水产氢检测中能发挥较好的作用。
136.从应用实施例1～3、应用对比例1～2可知，当电氧化阳极施加电压介于0.666～0.966v(vs rhe)时，复合电极的实际收集效率较高；从应用实施例2、4、5可知，硝酸钠的浓度会影响电氧化阳极处h2的氧化效率，硝酸钠浓度越高，h2的氧化量越少，这主要是由于还原电极和氧化电极之间产生了电容干扰，因此不能将大部分扩散到电氧化阳极处的h2氧化为h
+
。
137.根据实施例1～6可知，六水合氯铂酸与异丙醇溶剂混合溶液的浓度、制备过程中参数的调整会影响fto层中pt的占比量；根据应用实施例1～10可知，检测过程的电压、电解质等的调整，均会影响产氢性能。
138.综上所述，本发明的原位测氢的电还原-电氧化复合电极中fto层表面通过热解负载的pt颗粒具有较高的电催化活性，使用该原位测氢的电还原-电氧化复合电极可在极低电位下原位测定电催化分解水过程中的微量氢气，具有检测灵敏、能耗低等优点。
139.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

技术特征：
1.一种原位测氢的电还原-电氧化复合电极，其特征在于，所述原位测氢的电还原-电氧化复合电极由pt/fto电还原电极、绝缘玻璃隔片、pt/fto电氧化电极组成，pt/fto电还原电极、pt/fto电氧化电极表面的涂层包括分散镶嵌有铂颗粒的fto层；fto层中pt的占比为0.5～1.5％。2.根据权利要求1所述的原位测氢的电还原-电氧化复合电极，其特征在于，pt/fto电还原电极、pt/fto电氧化电极间的距离为1mm。3.根据权利要求1所述的原位测氢的电还原-电氧化复合电极，其特征在于，所述pt/fto电还原电极、pt/fto电氧化电极通过在fto导电玻璃上侧切角，下侧导电层表面涂覆六水合氯铂酸的异丙醇溶液，自然晾干后热解后制得。4.根据权利要求3所述的原位测氢的电还原-电氧化复合电极，其特征在于，所述六水合氯铂酸的异丙醇溶液中六水合氯铂酸的浓度为2.0～4.0mg/ml。5.根据权利要求3所述的原位测氢的电还原-电氧化复合电极，其特征在于，六水合氯铂酸的异丙醇溶液的涂覆量为0.1～0.2g/cm2。6.根据权利要求3所述的原位测氢的电还原-电氧化复合电极，其特征在于，所述热解温度为300～390℃，时间为20～50min，升温速率为5～15℃/min。7.一种如权利要求1所述的原位测氢的电还原-电氧化复合电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：s1、在fto导电玻璃的下侧导电层表面涂覆六水合氯铂酸的异丙醇溶液，经自然晾干、热解后制得pt/fto电极；s2、pt/fto电极上侧一角进行切角，上侧另一角涂导电银胶连接导线；s3、将两pt/fto电极相向粘贴，两pt/fto电极中间有绝缘玻璃隔片；两pt/fto电极一个为pt/fto电还原电极、另一个为pt/fto电氧化电极。8.根据权利要求1所述的原位测氢的电还原-电氧化复合电极在电催化分解水产氢检测中的应用，其特征在于，所述电催化分解水产氢检测中原位测氢的电还原-电氧化复合电极作为工作电极。9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述电催化分解水产氢检测过程包括初始阶段、同步处理阶段、后处理阶段。10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述电催化分解水产氢检测中氧化电极的氢气收集效率可达62％。

技术总结
本发明属于电解水产氢检测材料技术领域，涉及一种原位测氢的电还原-电氧化复合电极及其制备方法与应用。本发明公开了一种原位测氢的电还原-电氧化复合电极，所述原位测氢的电还原-电氧化复合电极由Pt/FTO电还原电极、绝缘玻璃隔片、Pt/FTO电氧化电极组成，Pt/FTO电还原电极、Pt/FTO电氧化电极表面的涂层包括分散镶嵌有铂颗粒的FTO层；FTO层中Pt的占比为0.5～1.5％。本发明还公开了一种原位测氢的电还原-电氧化复合电极的制备方法及应用。本发明的原位测氢的电还原-电氧化复合电极可在极低电位下原位测定电催化分解水过程中的微量氢气，具有检测灵敏、能耗低等优点。能耗低等优点。能耗低等优点。


技术研发人员：汪德高 费玲 雷蕾
受保护的技术使用者：中国科学院宁波材料技术与工程研究所
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/8/21