[發明專利]一種鐵摻雜氧化鎳及其在光催化燃料電池中的應用

有效

• 申請號: 201910405416.4
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110164699B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 陸軍;王鳳鳴;孫濤
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20
• 代理公司: 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司 11108
• 代理人: 王宇

1.一種光催化燃料電池的光陽極的制備方法，其特征在于，所述方法的具體操作步驟為：

1)將鎳鐵水滑石加入乙醇或丙酮中攪拌分散，離心，烘干得到高比表面積的鎳鐵水滑石前驅體；

2)將鎳鐵水滑石前驅體置于馬弗爐中，以2-20℃min^-1的升溫速率至250-500℃，保溫煅燒1-5h，自然冷卻至室溫，得到鐵摻雜的氧化鎳；

3)將鐵摻雜的氧化鎳放置于瑪瑙研缽中研磨，加入乙醇，超聲并攪拌分散，得到漿料；

4)將TiO₂與乙醇混合形成漿料，超聲分散，然后旋涂在FTO導電玻璃上，最后放入馬弗爐中，程序升溫至300-700℃，保溫20-60min，冷卻至室溫，得到光催化燃料電池的電子傳輸層；

5)將步驟3)得到的漿料旋涂于步驟4)得到的光催化燃料電池的電子傳輸層上，40-70℃溫度下烘干得到光催化燃料電池的光陽極。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的鎳鐵水滑石的化學式是：[Ni²⁺_1-xFe³⁺_x(OH)₂]^x+(CO₃^2-)_3x/2·mH₂O，其中0.27≤x≤0.44，m為結晶水數量，取值范圍為0.5-9。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的鎳鐵水滑石采用共沉淀雙滴法制得，具體制備步驟為：配制硝酸鎳和硝酸鐵的混合鹽溶液，鎳和鐵摩爾比為2-5；配制碳酸鈉和氫氧化鈉的混合堿溶液；80-90℃下將混合鹽溶液和混合堿溶液混合，控制pH在8-10，陳化12-36h，離心洗滌，得到鎳鐵水滑石。

4.一種光催化燃料電池，其特征在于，該電池由權利要求1制備的光催化燃料電池的光陽極和碳電極做為陰極組裝得到。

5.根據權利要求4所述的光催化燃料電池，其特征在于，所述的電池的組裝及性能測試方法為：應用H型光電反應池，權利要求1制備的光催化燃料電池的光陽極為工作電極，溶劑為水和甲醇的混合溶劑的Na₂SO₄溶液作為陽極區電解液；碳電極做為陰極，陰極電解液為0.5M的Na₂SO₄水溶液，Ag/AgCl電極為參比電極，在三電極體系下光照測試其光電轉換性能。