[發明專利]一種鎳鐵雙金屬氫氧化物的制備方法、產品及其應用

在審

• 申請號: 202210641300.2
• 申請日: 2022-06-08
• 公開（公告）號: CN114988493A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 董斌;張鑫宇;王福利
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;C25B11/061;C25B11/075;B82Y40/00
• 代理公司: 北京智燃律師事務所 11864
• 代理人: 柴琳琳

本發明屬于新材料技術領域，涉及一種鎳鐵雙金屬氫氧化物的制備方法、產品及其應用。其中，該鎳鐵雙金屬氫氧化物的制備方法，是使鎳源溶液和鐵源基底在常壓微波條件下進行反應；該產品為納米片狀結構的泡沫鐵網基鎳鐵雙金屬氫氧化物，納米片大小為100到500納米；該應用是本發明制備的鎳鐵雙金屬氫氧化物在電催化材料、吸附或納米器件制備中應用。本發明的制備方法快速、簡單、綠色、低成本，所用原料和溶劑廉價易得，無污染，對合成具有低成本高催化性能鎳鐵氫氧化物催化材料的制備及其應用具有重要意義。

技術領域

本發明屬于新材料技術領域，特別涉及一種常壓微波快速合成泡沫鐵網基鎳鐵雙金屬氫氧化物的合成方法及其產品和應用。

背景技術

鎳鐵氫氧化物是一類非常有潛力的雙金屬基電催化水分解氧析出反應催化材料，不同形貌、大小和原子配比的鎳鐵氫氧化物，具有不同的本征催化活性，但是，鎳鐵氫氧化物制備時不僅反應的能耗、時間相對較大，而且所需的材料也比較繁雜昂貴，不利于規?；闹苽渑c生產。因此，能夠簡潔、快速的合成高活性鎳鐵氫氧化物納米材料成為了一個挑戰。

迄今為止，已報道的鎳鐵氫氧化物的合成多采用傳統的水熱溶劑熱法、電沉積等合成方法，例如文獻報道的水熱溶劑熱法，制備鎳鐵氫氧化物所需的時間為12小時，水熱反應的溫度為120攝氏度，反應的原材料除了鎳源、鐵源外，還有尿素、氟化銨等添加劑，消耗時間長，制備成本大(參考文獻ACS Catalysis 10(2020)11127-11135)；電沉積法制備鎳鐵氫氧化物催化劑(參考文獻Journal ofMaterials Science 55(2020)15140-15151)，雖然在室溫下反應，但所需的沉積電流較大(2000mA cm^-2)，操作復雜，電解液環境苛刻且包含六種反應物質，難以實現商業化運營。上述這些制備或處理方法的缺點及不足限制了鎳鐵氫氧化物納米催化劑的低成本且大量制備。

因此，如何在相對低溫環境下制備鎳鐵雙金屬氫氧化物，并使得制備方法更加簡潔、高效、綠色，是本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種常壓下簡便、綠色、低成本、快速合成泡沫鐵網基鎳鐵氫氧化物的新方法，通過常壓微波反應，在泡沫鐵網上快速合成具有納米片結構的鎳鐵氫氧化物，在微波的作用下，尿素快速發生水解并提供弱堿性環境，助力氫氧化物在基底上的生長，反應時間短，所得催化劑氧析出反應性能高，形貌均勻可控，可以大規模生產，對鎳鐵氫氧化物材料的工業化生產及其應用的拓展具有重要意義。

本發明首先提供了一種鎳鐵雙金屬氫氧化物的制備方法，是使鎳源溶液和鐵源基底在常壓微波條件下進行反應。

進一步的，所述鐵源基底為泡沫鐵網基底。

進一步的，所述鎳源溶液是將尿素與硫酸鎳加入去離子水中形成。

進一步的，所述反應的溫度為90～100℃，所述反應的時間為30～360秒。

進一步的，反應的溫度優選為90℃，所述反應的時間可為30秒、120秒、240秒或360秒。

進一步的，還包括將所述反應的產物在真空干燥箱中干燥。

進一步的，所述的鎳源溶液是在常溫常壓下，將尿素與硫酸鎳加入到50毫升去離子水中并劇烈攪拌形成；所述鐵源基底為1片1×1厘米的泡沫鐵網；所述反應在100毫升三口燒瓶中進行，將所述鎳源溶液和鐵源基底加入三口燒瓶中后，快速升溫并進行常壓微波反應。

本發明還提供了上述方法制備的鎳鐵雙金屬氫氧化物產品。

進一步的，所述產品為納米片狀結構的泡沫鐵網基鎳鐵雙金屬氫氧化物，納米片大小為100到500納米。