[發明專利]一種泡沫鎳負載鐵鎳基復合材料的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201910983359.8
• 申請日: 2019-10-16
• 公開（公告）號: CN110813334B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 王建芝;喻發全;陳晨;薛亞楠;蔡寧;劉捷;李輝
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: B01J27/185
• 分類號: B01J27/185
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 姜展志

1.一種泡沫鎳負載鐵鎳基復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下操作步驟：步驟1：取鎳源、鐵源、銨源、表面活性劑和泡沫鎳超聲分散在溶劑A中制備前驅體溶液，將所得的前驅體溶液置于高壓釜中在高壓環境下反應5-20h，反應完成后冷卻至室溫，取出后洗滌并干燥即得到氮摻雜的碳包裹的FeNi雙金屬化合物負載的FeNi-LDHs/NF納米陣列復合材料；

步驟2：將步驟1所得FeNi-LDHs/NF納米陣列復合材料放入有機金屬框架前驅體的合成溶液中，通過模板定向生長反應在其表面負載MOF粒子，水洗數次后進行干燥即得到MOF包裹的FeNi-LDHs負載的FeNi-LDHs/MOF/NF納米陣列復合材料；

步驟3：將步驟2所得FeNi-LDHs/MOF/NF納米陣列復合材料進行摻磷、摻硫或氧化反應以得到泡沫鎳負載鐵鎳基復合材料；

所述步驟1鎳源為硝酸鎳或氯化鎳；所述鐵源為硝酸鐵或氯化鐵；所述銨源為醋酸銨、氟化銨、氯化銨和尿素中的任意一種或兩種；所述表面活性劑為檸檬酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨或聚乙烯吡咯烷酮；溶劑A為水或乙醇；

所述步驟1中前驅體溶液中鎳源、鐵源、銨源和溶劑A的摩爾比為1:1-2：8-16：10-80,表面活性劑的質量與鎳源的物質的量之比為0-1：4g/mmol；泡沫鎳的表面積與鎳源的物質的量比為2.5-8:1cm²/mmol；

所述步驟2中的合成溶液中的金屬源為鈷、鐵或鎳的硝酸鹽、醋酸鹽或氯化鹽中的一種或兩種；合成溶液中的配體為2-甲基咪唑、1,3,5三苯甲酸或對二苯甲酸；合成溶液中的溶劑B為水、乙醇或甲醇；所述鎳源與所述合成溶液中金屬源的摩爾比為1：1-4；所述合成溶液中金屬源、配體與溶劑B的摩爾比為1：1-10：125-500；所述模板定向生長反應時的反應溫度為25-150℃，反應時間0.5-24h。

2.根據權利要求1所述的一種泡沫鎳負載鐵鎳基復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3中摻磷反應是將步驟2所得FeNi-LDHs/MOF/NF納米陣列復合材料在惰性氣體保護下于300-800℃煅燒并進行磷摻雜反應，反應完成后靜置并冷卻至室溫后即得到磷化后的三維泡沫鎳負載鐵鎳基復合材料。

3.根據權利要求2所述一種泡沫鎳負載鐵鎳基復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3中煅燒時磷摻雜反應的磷化原料為磷酸鈉、亞磷酸鈉或次亞磷酸鈉，其中，所述磷化原料的用量按P的含量計算，其與FeNi-LDHs/MOF/NF納米陣列復合材料質量比為1-4：1。

4.根據權利要求1所述的一種泡沫鎳負載鐵鎳基復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3中硫化反應是將步驟2所得FeNi-LDHs/MOF/NF納米陣列復合材料在惰性氣體的保護下于300-1000℃煅燒進行硫化反應，反應后靜置并冷卻至室溫后即得到硫化后的三維泡沫鎳負載鐵鎳基復合材料。

5.根據權利要求4所述一種泡沫鎳負載鐵鎳基復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3中硫化反應的硫化原料為硫化鈉或硫粉，其中，所述硫化原料的用量按S的含量計算，其與FeNi-LDHs/MOF/NF納米陣列復合材料的質量比為1-10：1。

6.根據權利要求1所述的一種泡沫鎳負載鐵鎳基復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3中氧化反應是將步驟2所得FeNi-LDHs/MOF/NF納米陣列復合材料在空氣下于300-800℃條件下煅燒并進行氧化反應，反應后靜置并冷卻至室溫后得到氧化的三維泡沫鎳負載鐵鎳基復合材料。

7.根據權利要求2-6任一項所述一種泡沫鎳負載鐵鎳基復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3中煅燒均是采用管式爐，且所述管式爐升溫速度3-8℃/min，降溫速度為3-8℃/min，保溫時間40-200min。

8.根據權利要求1-6任一項所述一種泡沫鎳負載鐵鎳基復合材料的制備方法，其特征在于，所述高壓釜的反應溫度為100-200℃，反應時間5-20h。

9.一種如權利要求1-8任一項所述的一種泡沫鎳負載鐵鎳基復合材料的制備方法所得的產品在制備電極中的應用。