[發(fā)明專利]一種鉬摻雜的鐵/鎳層狀陣列@泡沫鎳基復(fù)合電極材料及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810531509.7
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108754532B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 喻發(fā)全;李攀;王建芝;諶偉明;薛亞楠;蔡寧
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢工程大學(xué)
• 主分類號: C25B11/054
• 分類號: C25B11/054;C25B11/091;C25B11/04;C25B1/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

本發(fā)明公開了一種鉬摻雜的鐵/鎳層狀陣列@泡沫鎳基復(fù)合電極材料及其制備方法和應(yīng)用，所述材料以泡沫鎳為基底，泡沫鎳的表面生長有鐵/鎳層狀雙金屬氫氧化物(FeNi?LDHs)陣列，所述陣列中摻雜有金屬鉬。其制備方法采用水熱法直接在泡沫鎳基底上生長FeNi?LDHs納米片陣列，再以FeNi?LDHs陣列為基底通過水熱法在其表面摻雜金屬Mo，最后通過高溫碳化和還原得到具有電催化性能的電極材料。該復(fù)合材料在堿性條件下性能穩(wěn)定，具有較高的重復(fù)利用度，較大的電化學(xué)活性面積，極大的提高了材料的催化活性；該制備方法制備工藝簡單、燒結(jié)溫度低、制備過程中能耗低，便于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電解水催化析氫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鉬摻雜的鐵/鎳層狀陣列@泡沫鎳基復(fù)合電極材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

能源作為人類社會各種生產(chǎn)活動的基石，是人類生產(chǎn)力發(fā)展的最主要的推動力。從古至今，化石能源作為人類主要利用的能源，其消耗速度隨著人類的發(fā)展變得越來越快，特別是進入工業(yè)化社會以來，現(xiàn)有的儲存即將在幾個世紀內(nèi)消耗殆盡。化石能源的消耗也帶來了環(huán)境污染問題，因此，發(fā)展可持續(xù)清潔的替代能源是當務(wù)之急。由于氫氣燃燒過程能釋放巨大的能量且產(chǎn)物是水，因此，氫氣被認為一種可持續(xù)清潔能源。從環(huán)境友好的角度來講，電化學(xué)催化分解水制氫是制備氫氣的理想途徑之一。但是，在水分解反應(yīng)中，往往需要高效的析氫催化劑使反應(yīng)在較低的過電勢下產(chǎn)生較大的電流。目前使用的析氫催化劑主要是鉑系貴金屬材料，它們在析氫反應(yīng)過程中有著很低的過電位和優(yōu)異的反應(yīng)動力學(xué)行為。然而較高的成本限制了其大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。因此，為了滿足發(fā)展可持續(xù)能源的要求，開發(fā)應(yīng)用高效廉價的析氫催化劑來替代昂貴的貴金屬催化劑顯得十分重要。

近年來，已有一些非貴金屬被用來作為析氫催化劑，但是催化穩(wěn)定性和催化性能并不能達到工業(yè)化生產(chǎn)要求。因此，發(fā)展一種廉價、易于制備且高性能的非貴金屬催化劑對促進析氫工業(yè)化發(fā)展有著重要意義。研究發(fā)現(xiàn)堿性條件下的析氫反應(yīng)具有無污染、操作方便、技術(shù)成熟、易于大規(guī)模化生產(chǎn)等優(yōu)點，成為研究熱點之一。但堿性條件下析氫反應(yīng)的催化劑存在穩(wěn)定性差等問題，還需要進一步的研究。

有鑒于此，本發(fā)明提高提供一種鉬摻雜的鐵/鎳層狀陣列@泡沫鎳基復(fù)合電極材料及其制備方法與應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種鉬摻雜的鐵/鎳層狀陣列@泡沫鎳基復(fù)合電極材料(Mo/FeNi-Layered@泡沫鎳)及其制備方法與應(yīng)用，該復(fù)合材料以泡沫鎳為基底，在泡沫鎳的表面生長有鐵/鎳層狀雙金屬氫氧化物陣列，并在陣列中摻雜有金屬鉬，具有較強的穩(wěn)定性、較高的析氫能力和重復(fù)利用度。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，本發(fā)明提供的一種鉬摻雜的鐵/鎳層狀陣列@泡沫鎳基復(fù)合電極材料及其制備方法與應(yīng)用，進一步包括下列技術(shù)特征的部分或全部：

一種鉬摻雜的鐵/鎳層狀陣列@泡沫鎳基復(fù)合電極材料，所述材料以泡沫鎳為基底，所述泡沫鎳的表面生長有鐵/鎳層狀雙金屬氫氧化物陣列(FeNi-LDHs)，所述陣列中摻雜有金屬鉬。

本申請的技術(shù)方案還可以通過以下方式實現(xiàn)，一種鉬摻雜的鐵 /鎳層狀陣列@泡沫鎳基復(fù)合電極材料的制備方法，包括以下步驟：

1)利用有機溶劑和酸浸泡去除泡沫鎳表面油污和氧化層，對泡沫鎳進行預(yù)處理；

2)將鐵鹽、鎳鹽、去離子水按比例配置成鐵、鎳鹽化合物前驅(qū)體溶液，將鐵、鎳鹽化合物前驅(qū)體與泡沫鎳共同置于高壓釜中密閉反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，洗滌干燥，得到表面生長有鐵/鎳層狀雙金屬氫氧化物陣列的泡沫鎳(FeNi-LDHs@泡沫鎳)；

3)將步驟(2)所得泡沫鎳放入鉬鹽溶液中，通過水熱法反應(yīng)摻雜金屬鉬，水洗干燥，得到未經(jīng)碳化的鉬摻雜的鐵/鎳層狀陣列@ 泡沫鎳基復(fù)合電極材料；