本发明属于电解水，具体涉及一种镍基电解水催化材料及其制备方法。
背景技术：
1、当前，通过可再生能源电解水制氢已成为新的发展趋势，其中，碱性水电解制氢技术在单槽大型化和低设备成本方面优势明显。
2、碱性水电解槽主要由多个通过隔膜材料分隔成阴极(cathode)和阳极(anode)的电解小室组合而成，在阴极发生析氢反应，水分子得到电子被还原成氢气和氢氧根离子，即2h2o+2e-→h2+2oh-，氢氧根离子通过隔膜进入阳极失去电子发生析氧反应被氧化成氧气和水分子，即2oh-→1/2o2+h2o+2e-，且析氢、析氧的电化学反应均发生在电极材料表面。
3、阳极电极/阴极电极是碱性水电解槽中的关键部件，通常需要具有优异的催化性能、良好的导电性和稳定的物化性质等优点，以保证电解水反应高效且稳定进行。
4、现有的进行工业化应用的材料，如贵金属催化剂、商业镍网等。以商业镍网为例，目前使用商业镍网的碱性水电解槽的工作电流密度通常仅为0.2a/cm2～0.3a/cm2，主要是由于镍电极的本征催化活性较低导致的。
5、对于镍电极材料的改进研究，主要通过表面涂层化的方式：
6、其一，采用催化性能相对较好的雷尼镍电极，即通过高浓度碱液碱洗掉镍铝合金中的铝，从而再在镍网表面制备雷尼镍催化层，该种涂层化的方式不仅需要消耗大量的非贵金属，一般情况下，所需的载量为20～25mg/cm2，会导致单位面积成本升高，另外，雷尼镍催化层与基底镍网材料结合不紧密，雷尼镍催化层易脱落，导致长期稳定性不足。
7、其二，通过多孔纳米镍层负载商业镍网的形式，提高电解水效率、降低能耗。如专利cn113174600a给出一种多孔镍网电解水催化材料及其制备方法，该多孔镍网电解水催化材料的制备方法，包括如下步骤：(1)在两电极体系中，电解槽内设置有电解液，将经过预处理的商业镍网作为工作电极，铂片作为对电极，施加电流后，使用电沉积法将镍纳米颗粒层负载于商业镍网上，得到负载镍纳米颗粒层的商业镍网；(2)将步骤(1)负载镍纳米颗粒层的商业镍网从电解槽中取出后，经洗涤和自然干燥得到多孔镍网电解水催化材料。该方案相比于当前使用的商业镍网，所制备的多孔镍网电解水催化材料具有较高的催化活性，可以有效提高电解水效率，降低能耗，从而大幅降低电解水制氢成本。然而，电沉积法得到的多孔纳米镍层的平均孔径普遍在十几到几十微米，对活性表面积以及电流密度的提升有限。
8、因此，如何设置具有良好催化性能、催化剂载量适宜且具有长期稳定性的碱性水电解的电极材料，以改善碱性水电解槽中电流密度低的问题，提升制氢效率是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
1、针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种镍基电解水催化材料及其制备方法，镍基电解水催化材料包括：镍基体以及附着在镍基体上的微孔镍层；其中，镍基体为网状结构，微孔镍层附着在网丝上，镍基体的网丝丝径不大于0.25mm，微孔镍层的平均厚度为10～40μm，平均孔径为0.15～0.5μm；超声试验后，镍基电解水催化材料的脱落比重不大于5％。本发明通过喷涂、高温煅烧、还原处理的工艺方式，制备得到镍基电解水催化材料，工艺便捷且稳定，能实现大面积、大规模的商业应用，镍基电解水催化材料具有良好催化性能、催化剂载量适宜且具有长期稳定性，作为碱性水电解槽的电极材料，改善了碱性水电解槽电流密度低的问题，提升制氢效率。
2、第一方面，本发明提供一种镍基电解水催化材料，包括：镍基体以及附着在镍基体上的微孔镍层；
3、其中，镍基体为网状结构，微孔镍层附着在网丝上，镍基体网丝的丝径不大于0.25mm，微孔镍层的平均厚度为10～40μm，平均孔径为0.15～0.5μm。
4、进一步的，镍基体上微孔镍层的载量为3～10mg/cm2。
5、进一步的，镍基体的厚度为0.1～0.7mm；
6、镍基体网丝的丝径与微孔镍层的厚度、平均孔径之间的关系，具体如下：
7、
8、其中，α为活性面积基准比重，p为微孔镍层的孔隙率，r为镍基体网丝的丝径，t为微孔镍层的厚度，d为微孔镍层的平均孔径。
9、进一步的，以镍基电解水催化材料为碱性水电解槽的电极，在1.8v电压下的电流密度不小于0.35a/cm2。
10、第二方面，本发明还提供一种制备如上述镍基电解水催化材料的方法，具体包括如下步骤：
11、s1：在镍基体上通过涂覆含氧化镍催化剂浆料的方式，制备得到电解水催化材料的生料部件；
12、s2：将s1得到的生料部件进行高温烧结、还原处理，得到附着微孔镍层的镍基电解水催化材料。
13、进一步的，步骤s1，具体包括如下步骤：
14、s11：制备混合均匀的含氧化镍催化剂浆料；
15、s12：对镍网原材料裁剪、压平、清洗处理，得到镍基体；
16、s13：将s11的含氧化镍催化剂浆料涂覆于预设温度为90-120℃的s12的镍基体表面；
17、s14：干燥，制备得到电解水催化材料的生料部件。
18、进一步的，步骤s11，具体包括如下步骤：
19、s111：获取氧化镍粉末原材料，放入特定容器内；
20、s112：在特定容器内加入第一溶剂原材料，并利用超声波清洗机，使其与氧化镍粉末原材料混合均匀；
21、s113：在特定容器内加入第二溶剂原材料，并利用超声波清洗机，使其与s112得到的混合物混合均匀；
22、s114：在特定容器内加入分散剂原材料，并利用超声波清洗机、超声波细胞粉碎机，使其与s113得到的混合物混合均匀；
23、s115：将特定容器在不低于600转/min的转速下搅拌不少于12h，获取混合均匀的催化剂浆料。
24、进一步的，第一溶剂原材料为异丙醇，第二溶剂原材料为去离子水，分散剂原材料为质量分数为5-20％的nafion溶液；
25、氧化镍粉末与分散剂中的nafion固体合计质量分数为0.5～1.5％；
26、氧化镍粉末与nafion固体的质量比为(4-5)：1，异丙醇与去离子水的质量比为(8-15)：1。
27、进一步的，步骤s2，具体包括如下步骤：
28、s21：将s1得到的生料部件置于管式炉中，在氮气保护的气氛下进行高温煅烧，煅烧温度为800～1100℃，煅烧时间为3～5h；
29、s22：将煅烧后管式炉中的气氛切换至纯氢并进行高温煅烧还原，取出进行清洗干燥后，高温煅烧还原的温度为300～600℃，高温煅烧还原的时间为5.5～6.5h，得到附着微孔镍层的镍基电解水催化材料。
30、进一步的，在s21、s22中通入氮气、氢气的流量均不低于100sccm。
31、本发明提供的一种镍基电解水催化材料及其制备方法，至少包括如下有益效果：
32、第一、本发明给出的镍基电解水催化材料保留了镍基体固有的孔结构，有利于碱性水电解过程中电解液集流与气体扩散，从而保持较低的传质阻力。
33、第二、镍基电解水催化材料附着微孔结构的镍催化层，能够增大催化材料本体表面积，增多水电解反应的活性位点，从而使得面积比电阻降低。
34、第三、通过喷涂、高温烧结、还原处理的步骤，使得制备得到的微孔镍催化层与基底镍网材料结合紧密不易脱落，具有良好的高温耐久性，能保证碱性水电解槽长期稳定运行。
35、另外，本发明提供的镍基电解水催化材料相比于现有的非贵金属催化剂具有更低的载量和更优秀且稳定的性能，与现有市面上常见的贵金属碱性燃料电池对比，镍基体电解水催化材料所采用的非贵金属材料的成本低、催化性能满足大面积、大规模的商业应用。
1.一种镍基电解水催化材料，其特征在于，包括：镍基体以及附着在镍基体上的微孔镍层；
2.如权利要求1所述镍基电解水催化材料，其特征在于，镍基体上微孔镍层的载量为3～10mg/cm2。
3.如权利要求1所述镍基电解水催化材料，其特征在于，镍基体的厚度为0.1～0.7mm；
4.如权利要求1-3任一所述镍基电解水催化材料，其特征在于，以镍基电解水催化材料为碱性水电解槽的电极，在1.8v电压下的电流密度不小于0.35a/cm2。
5.一种制备如权利要求1-4任一所述镍基电解水催化材料的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
6.如权利要求5所述制备镍基电解水催化材料的方法，其特征在于，步骤s1，具体包括如下步骤：
7.如权利要求6所述制备镍基电解水催化材料的方法，其特征在于，步骤s11，具体包括如下步骤：
8.如权利要求7所述制备镍基电解水催化材料的方法，其特征在于，第一溶剂原材料为异丙醇，第二溶剂原材料为去离子水，分散剂原材料为质量分数为5-20％的nafion溶液；
9.如权利要求5所述制备镍基电解水催化材料的方法，其特征在于，步骤s2，具体包括如下步骤：
10.如权利要求9所述制备镍基电解水催化材料的方法，其特征在于，在s21、s22中通入氮气、氢气的流量均不低于100sccm。
