[發明專利]一種Sn摻雜羥基亞磷酸鎳納米線組裝的三維網狀納米結構材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010531875.X
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111889119B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 吳正翠;許慧;高峰
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: B01J27/185
• 分類號: B01J27/185;B82Y30/00;C25B1/04;C25B11/075;C25B11/031;C01B25/163
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 尹婷婷

本發明公開了一種Sn摻雜羥基亞磷酸鎳納米線組裝的三維網狀納米結構材料及其制備方法和應用；將錫鹽、鎳鹽和次磷酸鈉溶解于水和異丙醇的混合溶劑中，將溶液轉移至反應釜中，將泡沫鎳傾斜置于溶液中，進行溶劑熱反應，反應結束后冷卻至室溫，產物經洗滌、干燥，即可制得Sn摻雜Ni₁₁(HPO₃)₈(OH)₆納米線組裝的三維網狀納米結構；在Ni位點引入Sn⁴⁺會產生更多的電子空位結構，暴露更多的活性位點，有效地調節Ni₁₁(HPO₃)₈(OH)₆的電子結構，增強導電性，提高親水性；所述Sn摻雜Ni₁₁(HPO₃)₈(OH)₆納米線組裝的三維網狀納米結構材料作為析氧反應、析氫反應和全水分解反應的電催化劑，具有活性高、耐久性好以及制備工藝簡單、成本低廉的優點，對研究水分解電催化電極材料的實際應用非常具有價值。

技術領域

本發明屬于納米材料制備方法及電催化應用領域，具體涉及一種Sn摻雜羥基亞磷酸鎳納米線組裝的三維網狀納米結構材料及其制備方法和應用。

背景技術

化石燃料的消耗及其使用帶來的環境問題促使人類探索清潔和可持續的能源。水電解制氫提供了一種很有前景的可再生能源生產途徑。這項技術的關鍵是開發高活性、耐久性和經濟的電催化劑，有效降低水分解兩個半反應陽極析氧反應(OER)和陰極析氫反應(HER)較大的過電位，以實現其商業應用。

羥基亞磷酸鎳Ni₁₁(HPO₃)₈(OH)₆是一種三維八面體陣列結構，具有三角形和六角形通道，其獨特的微孔通道可以將更多的活性位點暴露在電解液中，羥基和亞磷酸根兩種質子受體可以加速質子和電子的快速轉移，因此羥基亞磷酸鎳成為電催化水分解優質催化劑的備選材料。

現有技術中羥基亞磷酸鎳Ni₁₁(HPO₃)₈(OH)₆的制備方法復雜，且單一的Ni₁₁(HPO₃)₈(OH)₆在電催化水分解OER和HER反應時仍需要較大的過電位，催化活性低，不能滿足電解水的工業化應用。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種Sn摻雜羥基亞磷酸鎳納米線組裝的三維網狀納米結構材料及其制備方法和應用。利用低溫化學液相法，在泡沫鎳基底上直接一步合成Sn摻雜Ni₁₁(HPO₃)₈(OH)₆納米線組裝的三維網狀納米結構，合成工藝簡單、成本低、環境友好，可應用于高效OER、HER和全水分解應用。在Ni位點引入Sn⁴⁺會產生更多的電子空位結構，有助于電子更快地轉移，增強了導電性，提高了催化劑的親水性，成為具有雙功能催化活性的高效整體水分解催化劑。

本發明提供的一種Sn摻雜Ni₁₁(HPO₃)₈(OH)₆納米線組裝的三維網狀納米結構材料的制備方法，包括以下步驟：將錫鹽、鎳鹽和次磷酸鹽依次溶解于水和異丙醇的混合溶劑中，將溶液轉移至反應釜中，將泡沫鎳傾斜置于溶液中，進行溶劑熱反應，反應結束后冷卻至室溫，產物經洗滌、干燥，即可制得Sn摻雜Ni₁₁(HPO₃)₈(OH)₆納米線組裝的三維網狀納米結構材料。

進一步地，所述錫鹽為五水合四氯化錫；所述鎳鹽為六水合硝酸鎳；所述次磷酸鹽為次磷酸鈉。

所述錫鹽、鎳鹽、次磷酸鹽的物質的量之比為0.2～0.6:1～2:2，優選為0.4:2:2。