[發明專利]一種在泡沫鎳上原位生長Fe摻雜草酸鎳納米棒、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201910941853.8
• 申請日: 2019-09-29
• 公開（公告）號: CN110656349B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 王秀華;何鵬
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: C25B11/054
• 分類號: C25B11/054;C25B11/091;C25B11/031;C25B11/061;C25B1/04;B01J31/04;B01J35/10
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 任晨晨

本發明提供了一種在泡沫鎳上原位生長Fe摻雜草酸鎳納米棒、制備方法及其應用。制備方法為：將鐵源和草酸分散到甲醇中，再加入泡沫鎳，水熱反應，得到在泡沫鎳上原位生長Fe摻雜草酸鎳納米棒。與現有技術相比，本發明制備方法簡單、成本低，而且，產物在泡沫鎳上原位生長Fe摻雜草酸鎳納米棒具備電化學活性面積大、導電性好的性能，可作為性能優異的析氧電催化劑。在50mA/cm^?2的電流密度下，在泡沫鎳上原位生長Fe摻雜NiC₂O₄納米棒材料的電勢僅僅為231mV。

技術領域

本發明涉及在泡沫鎳上制備納米材料技術及電催化領域，具體為一種在泡沫鎳上原位生長Fe摻雜草酸鎳納米棒、制備方法及其應用。

背景技術

隨著化石燃料的枯竭，人類急需一種清潔能源來代替傳統的化石燃料。氫氣由于其高能量密度和無碳性質，被認為最有可能取代傳統的化石燃料。水電解是目前獲得高純度氫最成熟并且最環保的方法之一。

由于析氧反應復雜的反應過程，涉及到四個連續的質子和電子轉移步驟，所以析氧反應的進行需要高電位，這就影響了水電解制氫的實際應用。據報道，析氫反應催化劑在最近取得巨大進展，在10mA/cm²的電流密度下，需要的過電位通常在150mV左右或以下。目前，最好的OER催化劑是RuO₂和IrO₂等貴金屬氧化物，但它們的實際應用受到本身的稀缺性和高成本的限制。

因此，開發高效、低廉的OER催化劑成為水電解制氫的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在泡沫鎳上原位生長Fe摻雜草酸鎳納米棒及其制備方法，通過設計制備方法及參數，控制最終生成物的形貌結構，提供了大的比表面積。

本發明另一目的在于提供一種在泡沫鎳上原位生長Fe摻雜草酸鎳納米棒作為電解水析氧催化劑的應用。

本發明具體技術方案如下：

一種在泡沫鎳上原位生長Fe摻雜草酸鎳納米棒的制備方法，所述制備方法為：

將鐵源和草酸分散到甲醇中，再加入泡沫鎳，水熱反應，得到在泡沫鎳上原位生長Fe摻雜草酸鎳納米棒。

進一步的，所述泡沫鎳使用前經過處理，去除表面的氧化物；

具體處理方法為：泡沫鎳置于鹽酸中超聲清洗后，用無水乙醇、去離子水分別再超聲清洗兩遍，結束后干燥，即可。

進一步的，所述鐵源在甲醇中濃度為0.01-0.04mol/L；所述鐵源選自六水合三氯化鐵。

所述草酸在甲醇中濃度為0.03-0.075mol/L，所述草酸為二水合草酸。

優選的，所述甲醇的用量為20～30ml，鐵源的摩爾質量為0.4～0.8mmol，草酸的摩爾質量為1～1.5mmol；

更優選的，甲醇的用量為30ml，六水合三氯化鐵用量0.5mmol、二水合草酸的摩爾質量為1.0mmol。

進一步的，將鐵源和草酸超聲分散到甲醇中。超聲時間為10～20min；優選為15min。

進一步的，所述水熱反應條件為：140-180℃溫度下反應20-24h。

優選的，反應結束后，產物進行清洗和干燥。具體為：用去離子水洗滌3次，再在70℃下真空干燥12小時。

一種在泡沫鎳上原位生長Fe摻雜草酸鎳納米棒，通過上述方法制備得到，泡沫鎳既是導電基底同時還是鎳源，生成的Fe摻雜NiC₂O₄納米棒均勻地覆蓋泡沫鎳的高密度骨架。Fe摻雜NiC₂O₄納米棒為負載在三維導電基底上的一維棒狀結構。