[发明专利]一种基于FeOOH-NiOOH/NF电催化剂及制备方法

说明书

本发明涉及电催化水分解技术领域，具体为一种基于FeOOH‑NiOOH/NF电催化剂及制备方法，通过泡沫镍在镍铁混合液中简单浸泡处理后原位生长得到FeOOH‑NiOOH/NF复合材料，具有优异的电催化水分解性能，在高电流密度下使用寿命长，展现出了在工业化大规模生产氧气和氢气的应用前景。

技术领域

本发明涉及氢能源技术领域，具体为一种基于FeOOH-NiOOH/NF电催化剂及制备方法。

背景技术

能源和环境是影响人类社会发展的两大重要问题，随着社会的不断发展和进步，人们对能源的需求也越来越高。在目前的能源使用结构中，传统化石燃料仍占了绝大部分，包括煤炭、石油、天然气等。作为不可再生能源，人们对化石能源的过度开采和使用不仅造成能源的日益紧缺，还会带来巨大的环境破坏。可见开发安全、高效、可持续的清洁能源迫在眉睫，在能源转化技术中，关于电解水包括析氧反应(OER)和析氧反应(HER)成为了目前研究的热点。通过OER和HER把水分解成氢气和氧气，其中，阳极OER产生的氧气也可以广泛的应用于生活和工业生产中，同时阴极HER产生的氢气能作为一种清洁、无污染的二次能源，具有很高的质量能量密度，是实现能源战略的一个理想选择。但是，在析氧反应过程中，由于反应动力学缓慢极大地限制了OER的效率。目前在商业上OER的应用主要依靠钌（Ru）或铱（Ir）及其氧化物等贵金属催化剂。然而其价格十分昂贵，且在碱性下稳定性较差以及催化活性单一。在商业上HER主要依靠铂（Pt）基催化剂，同样存在价格昂贵和稳定性差等缺点。基于以上不足，这些贵金属并不利于电解水的实际应用推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于FeOOH-NiOOH/NF电催化剂及制备方法，解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于FeOOH-NiOOH/NF电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将泡沫镍浸泡在含有氢氧化钠、过硫酸铵和水溶解成的混合溶剂中，得到Ni(OH)₂NTs/NF纳米片；

在氯化铁溶液中滴加十二烷基磺酸钠，再将所述 Ni(OH)₂ NTs/NF纳米片浸入，经烧釜、保温、冷却、静置，取其上层清液为镍铁混合液；

将泡沫镍浸泡在所述镍铁混合液中，然后取出干燥，得到在泡沫镍上形成纳米花呈片状阵列的FeOOH-NiOOH/NF复合材料。

更进一步的，泡沫镍浸泡在所述镍铁混合液中的时间为12~48小时。

更进一步的，所述FeOOH-NiOOH/NF复合材料为羟基氧化铁掺杂的羟基氧化镍包覆在泡沫镍上，是由泡沫镍直接浸泡在所述镍铁混合液中原位生成，所述FeOOH-NiOOH/NF复合材料中Ni与Fe的摩尔比为14:1～46:1。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明制备方法独特且简单，浸泡溶液可重复利用，通过泡沫镍在镍铁混合液中简单浸泡处理后原位生长得到FeOOH-NiOOH/NF复合材料，具有优异的电催化析氧和析氢性能，在高电流密度下使用寿命长，同时展现出了在工业化大规模电解水和生产氧气和氢气的应用前景。

附图说明

图1为实施例5的扫描电子显微镜图片（a）、实施例1的扫描电子显微镜图片（b-c）、透射电镜图（d）、高分辨图（e）及元素分布图片（f）；

图2为本发明实施例1、2、3、4的FeOOH-NiOOH/NF复合材料的X-射线光电子能谱图；

图3为本发明实施例1制备的FeOOH-NiOOH/NF复合材料直接用于两电极和Pt/C-RuO₂的两电极水解线性扫描曲线以及FeOOH-NiOOH/NF复合材料在高电流密度下的稳定性测试曲线；