[发明专利]枝叶型异质结构全解水催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种枝叶型异质结构全解水催化剂的制备方法，包括以下步骤：利用泡沫镍片制备NiMoOsubgt;4/subgt;纳米棒；利用NaHsubgt;2/subgt;POsubgt;2/subgt;与NiMoOsubgt;4/subgt;纳米棒制备NiMo‑P纳米棒；将Co(NOsubgt;3/subgt;)subgt;2/subgt;·6Hsubgt;2/subgt;O、FeSOsubgt;4/subgt;·7Hsubgt;2/subgt;O和水混合形成溶液，将溶液除氧，得电沉积溶液；将电沉积溶液倒入电解池中，NiMo‑P纳米棒裁剪成小片后，采用恒电压的方法沉积，沉积时间为300±60s；沉积结束后水洗、真空干燥，得枝叶型异质结构全解水催化剂。本发明制备所得的电解水催化剂不仅具有独特的枝叶型结构，并且对于HER和OER均具有较高的催化活性，此外，催化剂在较大电流下进行长时间电解水测试中具有很好的稳定性。

技术领域

本发明涉及清洁可再生氢能源的电解水高效制备领域，特别是高性能稳定全解水催化剂领域中的过渡金属枝叶型异质结构催化剂的制备方法。

背景技术

为了解决当今社会发展中的化石能源消耗和伴随而来的环境污染问题，许多研究都在注重与寻找清洁可持续的能源形式。氢能是一种清洁、高效和可持续的能源形式，因此被认为是一种非常有前景的能源，对于解决当今的能源和环境问题很有帮助。而通过电解水可以可持续地生产氢能，并且此种方式产物易于分离，因此获得的氢气更加纯净，所以是一种绝佳的产氢方式。在电解水过程中，主要在阳极发生析氧反应(OER)和在阴极发生析氢反应(HER)，理论上驱动电解水反应发生所需要的热力学电位为1.23V，但在实际中，因为两极反应过程中存在的各种能量势垒，不可避免地需要更多的能量完成所有反应步骤，因此需要高于1.23V的电位来完成整个电解水过程，超过1.23V的电位就被称为过电势(η)。在至今的研究中，贵金属基催化剂依旧具有最佳的催化性能和稳定性，如Pt基金属用于催化HER而Ir,Ru氧化物用于催化OER。但是这些贵金属在自然界中储量稀少且价格昂贵，因此无法做到生产上大规模应用。在自然界中储量丰富的过渡金属因为存在多样的组成和丰富的电子结构，因此易于通过不同处理方式来调节其性能，如掺杂、异质结构、单原子、界面调节等。此外，最近的许多研究还通过制备这些过渡金属的氧化物、硫化物、磷化物、氮化物和硒化物等形式进一步优化材料的催化性能。但许多研究都只针对于提高材料在催化OER或HER中某一反应的性能提升，而当材料同时具有催化OER和HER的优异性能时则更具有现实应用意义，因此研究双功能电解水催化剂成为越来越多研究人员关注的重点。

现有的NiMoO₄结合NiFe-LDH枝叶型催化剂，其尚存在的缺陷是导电性能差，并且稳定性不高，难以在较大电流密度下保证高性能和高稳定性。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种稳定高效的枝叶型异质结构NiMo-P@CoFe-LDH全解水催化剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种枝叶型异质结构全解水催化剂(NiMo-P@CoFe-LDH)的制备方法，包括以下步骤：

1)、NiMoO₄纳米棒的制备：

1.1)、将泡沫镍裁剪成片状，清洗后干燥；

例如为(2±0.2)cm×(4±0.4)cm的片状；

1.2)、将Ni(NO₃)₂·6H₂O、Na₂MoO₄·2H₂O与水混合，得混合液；

所述混合液中，Ni(NO₃)₂·6H₂O、Na₂MoO₄·2H₂O的浓度均分别为0.05±0.005M；