一种三维异质结构的大电流析氧反应电催化剂的制备方法

技术领域

本发明涉及电化学材料制备领域，尤其是一种生长在泡沫镍上的纳米管状NiCo

背景技术

全球能源格局正经历由依赖传统化石能源向追求清洁高效能源的转变，我国能源消费结构也随之面临调整。氢气具有最高的单位质量能量密度(143MJ/kg)，燃烧时零碳排放，是理想的清洁能源。目前，利用化石原料制氢占氢气总量约95％，但存在高能耗、高污染、且产氢纯度低等缺点。利用太阳能、风能等可再生能源电解水制取氢气是将可再生能源转化为绿色氢能的有效手段，电解水制氢技术具有近零排放和产品纯度高(可达99.9％)等优势，是最具潜力的清洁制氢技术，被认为是解决人类社会面临的能源危机和环境污染的终极解决方案之一。然而，由于电解水制氢过程中阳极的析氧反应(OER)涉及到复杂的多重质子耦合以及多电子转移过程，需要较高的阳极极化过电位，致使电解槽的实际操作电压远高于理论值(1.23V)，电解效率低、能耗高，用于规模化制氢并不具备经济性

过渡金属基化合物因其在碱性电解水制氢过程中表现出较好的催化性能，有望替代贵金属催化剂而受到国内外研究者广泛关注，且已有大量工作致力于研究过渡金属材料催化剂

研究人员已经对紧密围绕S

发明内容

本发明目的在于提供一种原位生长在泡沫镍上的NiCo

为达此目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种三维异质结构的大电流析氧反应电催化剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)称取六水合氯化镍、六水合氯化钴和尿素加入去离子水中，充分搅拌溶解完全后得到前驱体溶液；

(2)将泡沫镍置于步骤(1)所配置的溶液中，充分搅拌；

(3)将步骤(2)得到的溶液及泡沫镍转移到反应釜中，密闭，在120℃～180℃下反应6～12h，冷却至室温，用水和乙醇洗涤，真空干燥后得到生长在泡沫镍上的淡粉色前驱体；

(4)将步骤(3)所得产物放入含有九水合硫化钠的水溶液的反应釜中，密闭，在120℃～180℃下反应6～10h，自然冷却至室温，用水和乙醇洗涤，真空干燥后得到生长在泡沫镍上的黑色NiCo

(5)将步骤(4)所得产物放入含有六水合硝酸钴、九水合硝酸铁、二水合钼酸钠和尿素的水溶液的反应釜中，密闭，在120℃～180℃下反应4～8h，自然冷却至室温，用水和乙醇洗涤，真空干燥后得到生长在泡沫镍上的CoFeMo-LDH纳米片包覆的NiCo

其中，所述在泡沫镍上原位生长的NiCo

优选地，步骤(1)中所述六水合氯化镍、六水合氯化钴和尿素按物质的量计，加入比例为0.2:1:1～1:1：2。

优选地，步骤(1)中所述六水合氯化镍物质的量为1～5mmol。

优选地，步骤(2)中所述泡沫镍尺寸为2×2cm

优选地，步骤(4)中所述九水合硫化钠水溶液的浓度为0.01～0.05M。

优选地，步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)中所述反应釜为聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜，填充度为60％～80％。

优选地，步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)中所述干燥温度为60℃。

优选地，步骤(5)中所述六水合硝酸钴、九水合硝酸铁、二水合钼酸钠和尿素按物质的量计，加入比例为0.5:1:0.05:2～2:1:0.1:5。

优选地，步骤(5)中所述六水合硝酸钴物质的量为0.5～2mmol。

与现有技术相比，本发明的有益效果：(1)本发明公开了一种制备过程简便、成本低廉的原位生长在泡沫镍上的NiCo

附图说明

图1是实施例1制得的生长在泡沫镍上的纳米管状的NiCo

图2是实施例1制得的生长在泡沫镍上的纳米管状的NiCo

图3是实施例1制得的生长在泡沫镍上的纳米管状的NiCo

图4是实施例1至例5制得的生长在泡沫镍上的物质的析氧反应的LSV性能图。

具体实施方式

为了更加明了地说明本发明，通过实施案例进行进一步的描述。以下实施例不限制本发明的范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替代、改进等均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例1：

(1)精确称取2.6667mmol六水合氯化镍、5.3333mmol六水合氯化钴和8mmol尿素于40ml去离子水中，充分搅拌溶解完全后得到前驱体溶液；

(2)裁剪2×2cm

(3)将步骤(2)得到的溶液及泡沫镍转移到60mL聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，密闭，120℃下反应10h，冷却至室温，用镊子取出泡沫镍用水和乙醇洗涤，在真空中60℃干燥后得到生长在泡沫镍上的淡粉色前驱体；

(4)将步骤(3)所得产物放入含有0.2g九水合硫化钠的40mL水溶液中，并转移到60mL聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，密闭，在180℃下反应6h，自然冷却至室温，用镊子取出泡沫镍用水和乙醇洗涤，在真空中60℃干燥后得到生长在泡沫镍上的黑色NiCo

(5)精确称取1mmol六水合硝酸钴、1mmol九水和硝酸铁、0.075mmol二水合钼酸钠和4mmol尿素于40mL去离子水中，充分搅拌溶解完全得到黄色溶液；

(6)将步骤(4)所得生长黑色NiCo

以所制备的在泡沫镍上生长的NiCo

图1为实施例1中步骤(4)和步骤(6)所得到的材料的X射线衍射(XRD)图，该XRD图表明NiCo

实施例2：

(1)精确称取2.6667mmol六水合氯化镍、5.3333mmol六水合氯化钴和8mmol尿素于40ml去离子水中，充分搅拌溶解完全后得到前驱体溶液；

(2)裁剪2×2cm

(3)将步骤(2)得到的溶液及泡沫镍转移到60mL聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，密闭，120℃下反应10h，冷却至室温，用镊子取出泡沫镍用水和乙醇洗涤，在真空中60℃干燥后得到生长在泡沫镍上的淡粉色前驱体；

(4)将步骤(3)所得产物放入含有0.2g九水合硫化钠的40mL水溶液中，并转移到60mL聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，密闭，在180℃下反应6h，自然冷却至室温，用镊子取出泡沫镍用水和乙醇洗涤，在真空中60℃干燥后得到生长在泡沫镍上的黑色NiCo

OER性能测试方法同实施例1。

实施例3：

(1)精确称取2.6667mmol六水合氯化镍、5.3333mmol六水合氯化钴和8mmol尿素于40ml去离子水中，充分搅拌溶解完全后得到前驱体溶液；

(2)裁剪2×2cm

(3)将步骤(2)得到的溶液及泡沫镍转移到60mL聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，密闭，120℃下反应10h，冷却至室温，用镊子取出泡沫镍用水和乙醇洗涤，在真空中60℃干燥后得到生长在泡沫镍上的淡粉色前驱体；

(4)将步骤(3)所得产物放入含有0.2g九水合硫化钠的40mL水溶液中，并转移到60mL聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，密闭，在180℃下反应6h，自然冷却至室温，用镊子取出泡沫镍用水和乙醇洗涤，在真空中60℃干燥后得到生长在泡沫镍上的黑色NiCo

(5)精确称取1mmol六水合硝酸钴、1mmol九水和硝酸铁和4mmol尿素于40mL去离子水中，充分搅拌溶解完全得到黄色溶液；

(6)将步骤(4)所得生长黑色NiCo

OER性能测试方法同实施例1。

实施例4

(1)精确称取1mmol六水合硝酸钴、1mmol九水合硝酸铁、0.075mmol二水合钼酸钠和4mmol尿素于40mL去离子水中，充分搅拌溶解完全得到黄色溶液；

(2)裁剪2×2cm

(3)将步骤(2)得到的溶液及泡沫镍转移到60mL聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，密闭，120℃下反应4h，冷却至室温，用镊子取出泡沫镍用水和乙醇洗涤，在真空中60℃干燥后得到生长在泡沫镍上的黄色CoFeMo-LDH。

OER性能测试方法同实施例1。

实施例5：

(1)精确称取1mmol六水合硝酸钴、1mmol九水合硝酸铁和4mmol尿素于40mL去离子水中，充分搅拌溶解完全得到黄色溶液；

(2)裁剪2×2cm

(3)将步骤(2)得到的溶液及泡沫镍转移到60mL聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，密闭，120℃下反应4h，冷却至室温，用镊子取出泡沫镍用水和乙醇洗涤，在真空中60℃干燥后得到生长在泡沫镍上的黄色CoFe-LDH。

OER性能测试方法同实施例1。