[發明專利]一種三維自支撐陣列結構材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810845640.0
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN108866564B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 孔祥愷;劉強春;劉啟龍;褚曉萌;祝晶晶
• 申請（專利權）人: 淮北師范大學
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B11/06;C25B11/03
• 代理公司: 北京華識知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 李浩

本發明公開了一種三維自支撐陣列結構材料的制備方法，具體步驟如下：一、用鹽酸和丙酮對泡沫鎳進行表面預處理，同時去除泡沫鎳表面的氧化物和污染；二、稱取一定量的硝酸鐵或硝酸鐵和其他金屬鹽的混合物，并把它們分散到裝有去離子水的容器中，攪拌充分溶解分散；三、將步驟一處理后的泡沫鎳直接沉浸在步驟二得到的溶液中，靜置一段時間；四、靜置結束后，將泡沫鎳從溶液中取出，用去離子水沖洗數遍，在室溫下吹干。本發明方法操作簡單快捷，不需要加熱和電沉積等復雜的手段，也不需要加入酸堿等具有腐蝕性的化學物質，整個反應過程僅需若干分鐘，合成的樣品價格低廉，具有工業大規模應用的潛力。

技術領域

本發明涉及一種三維自支撐陣列結構材料的制備方法，屬于無機催化功能材料制備技術領域。

背景技術

貴金屬一直是公認的電催化性能最好的催化劑之一，但是其價格高儲量少，限制了其大規模使用。所以人們一直在探究催化性能較好，且價格較低廉的過渡金屬作為電催化水分解的催化劑。

泡沫鎳具有三維多孔結構，含有較大的表面積，但是其自身的催化性能并不是很高。因此，現有技術在其表面生長基于過渡金屬納米片的三維陣列結構材料，來提升其催化性能。現有技術關于泡沫鎳基體材料的研究，主要是采用水熱合成法、電沉積法，這些方法相對比較復雜，成本較高，耗時較長，不適用于大規模工業化應用。

簡單方便的方法制備高效的功能材料，不僅可以滿足人們在能源環境等領域日益增長的需求，也具有進入工業化生產的基礎條件，但現有技術依然需要深入研究開發。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺陷，提供一種三維自支撐陣列結構材料的制備方法。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種三維自支撐陣列結構材料的制備方法，具體步驟如下：

一、用鹽酸和丙酮對泡沫鎳進行表面預處理，同時去除泡沫鎳表面的氧化物和污染；

二、稱取一定量的硝酸鐵或硝酸鐵和其他金屬鹽的混合物，并把它們分散到裝有去離子水的容器中，攪拌充分溶解分散；

三、將步驟一處理后的泡沫鎳直接沉浸在步驟二得到的溶液中，靜置一段時間；

四、靜置結束后，將泡沫鎳從溶液中取出，用去離子水沖洗數遍，在室溫下吹干。

進一步的，所述用鹽酸和丙酮對泡沫鎳進行表面預處理是指，將泡沫鎳置于稀釋的鹽酸溶液中，超聲洗滌后浸泡，浸泡完成后，將鹽酸浸泡的泡沫鎳置于丙酮溶液中，超聲洗滌后浸泡，然后真空干燥。

更進一步的，所述稀釋的鹽酸溶液是指鹽酸：水按1：9的體積比混合，并且將泡沫鎳裁成1x3cm的矩形小塊。

更進一步的，所述超聲洗滌后浸泡是指，超聲洗滌5分鐘然后浸泡30分鐘。

進一步的，所述稱取一定量的硝酸鐵和其他金屬鹽的混合物是指：硝酸鐵和硝酸鈷的混合物，或硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鈷的混合物，或硝酸鐵、硝酸錳、硝酸鈷的混合物。

更進一步的，所述硝酸鐵、硝酸鈷的混合物是指：配制0.5M六水合硝酸鈷和0.25M九水合硝酸鐵。

進一步的，所述步驟三中靜置時間為10～20min。

進一步的，所述將步驟一處理后的泡沫鎳直接沉浸在步驟二得到的溶液中，是指將步驟一處理后的泡沫鎳垂直浸沒在步驟二得到的溶液中。

本發明的有益技術效果是：

1.在泡沫鎳表面直接原位生長垂直分布排列的陣列結構材料，使其具有良好的應用潛力和價值，特別是具有高的電化學催化性能；

2.利用鐵離子摻雜和腐蝕作用調控陣列化合物成分、結構和表面活性位，從而制備得到高活性功能材料，用于能源環境等領域；