一种用于电催化析氢的氟化镍与镍钼氧异质结构催化剂及其制备方法

本发明属于电催化剂，具体来说涉及一种用于电催化析氢的氟化镍与镍钼氧异质结构催化剂及其制备方法。

背景技术：

1、全球正在寻求可再生能源以替代化石燃料，其中氢气被认为是一种清洁高效的能源载体。电解水制氢是一种经济高效的方法，但其阴极上的析氢反应(her)是一个上坡反应，需要采用高效的电催化剂来降低反应的活化能。目前，pt是最优异的her电催化剂，但其储量稀少，价格昂贵，限制了其在工业上的广泛应用。因此，需要研究一种具有良好her催化性能的非贵金属基电催化剂。

2、过渡金属氧化物是一种储量丰富、性价比高的物质。其中，镍钼氧化物(ni-mo-o)由于具有丰富的储量和较低的成本而受到广泛关注。然而，较差的导电性和低活性限制了ni-mo-o进一步的应用。如何提高镍钼氧化物(ni-mo-o)的催化活性是本申请要解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于电催化析氢的氟化镍与镍钼氧异质结构催化剂及其制备方法，解决了现有技术中析氢反应电流密度低及过电位高的问题。

2、本发明通过以下技术方案予以实现：

3、本发明第一方面提供一种用于电催化析氢的氟化镍与镍钼氧异质结构催化剂，所述氟化镍与镍钼氧异质结构催化剂表面为粗糙的纳米线结构。

4、本发明第二方面提供一种用于电催化析氢的氟化镍与镍钼氧异质结构催化剂的制备方法，包括如下步骤：

5、(1)将nicl2·6h2o和na2moo4·2h2o按照摩尔比为1～1.5：1～1.5的比例通过水热法在处理过的碳布上合成nimoo4/cc；所述nicl2·6h2o、na2moo4·2h2o的优选摩尔比为1～1.3：1～1.3；进一步优选地摩尔比为1～1.2：1～1.2；

6、(2)将制备的nimoo4/cc与氟化铵按照摩尔比为1～2：1～2的比例一同放置于管式炉中进行退火处理，得到氟化镍与镍钼氧异质结构催化剂nif2@nimoo4/cc，所述nimoo4/cc、氟化铵的优选摩尔比为1～1.5：1～2，进一步优选地摩尔比为1～1.5：1.5～2。

7、进一步地，步骤(1)所述水热法包括：将nicl2·6h2o和na2moo4·2h2o加入到去离子水中，并充分搅拌均匀，之后将上述溶液置于高压釜内胆中，再将处理过的碳布置于高压釜内胆中，将高压釜放入烘箱中，烘干结束后自然冷却至室温，用去离子水和无水乙醇对反应产物洗涤，然后在60～80℃真空干燥箱中对其进行干燥处理，制备得到nimoo4/cc。

8、进一步地，所述碳布在使用前需要对其进行处理，具体操作步骤如下：使用去离子水和丙酮进行超声清洗，随后使用体积比为3～3.5:1～1.5的10～15％硝酸和10～15％硫酸的混合溶液进行超声处理2～3小时，然后再用去离子水和无水乙醇进行超声清洗，最后，将碳布放入真空干燥箱中进行干燥，备用。

9、进一步地，所述烘箱的设置温度为160～180℃，保温时间为6～8小时。

10、进一步地，步骤(2)具体包括，将nimoo4/cc放到石英舟中，然后将石英舟放在管式炉的中间，将氟化铵放入另一个石英舟中，并将装有氟化铵的石英舟放置在管式炉中靠近进气口的一侧，先在室温下通n2气氛，之后在管式炉中进行煅烧，结束后自然冷却至室温，之后将制备的反应产物用离子水和无水乙醇洗涤数次，在60～80℃的真空干燥箱中干燥，得nif2@nimoo4/cc。

11、进一步地，所述煅烧具体为：加热至500～600℃并于500～600℃保温2h，加热速率为3～5℃/min。

12、本发明的有益效果是：

13、1.nif2@nimoo4/cc具有更快的电子转移速率和更多的活性位点，这意味着它可以更高效地促进电化学反应，这些因素会使与nif2复合后电催化剂her性能优异。

14、2.nif2@nimoo4/cc在10macm-2的电流密度下可以运行至少24小时，经过10000次cv循环之后仍能稳定析氢，其具有优异的稳定性。

15、3.成本优势，该合成方法简单，工艺制备成本较低，镍和钼金属价格低廉，原料成本较低。

技术特征：

1.一种用于电催化析氢的氟化镍与镍钼氧异质结构催化剂，其特征在于，所述氟化镍与镍钼氧异质结构催化剂表面为粗糙的纳米线结构。

2.一种如权利要求1所述的氟化镍与镍钼氧异质结构催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述水热法包括：将nicl2·6h2o和na2moo4·2h2o加入到去离子水中，并充分搅拌均匀，之后将上述溶液置于高压釜内胆中，再将处理过的碳布置于高压釜内胆中，将高压釜放入烘箱中，烘干结束后自然冷却至室温，用去离子水和无水乙醇对反应产物洗涤，然后在60～80℃真空干燥箱中对其进行干燥处理，制备得到nimoo4/cc。

4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述碳布在使用前需要对其进行处理，具体操作步骤如下：使用去离子水和丙酮进行超声清洗，随后使用体积比为3～3.5:1～1.5的10～15％硝酸和10～15％硫酸的混合溶液进行超声处理2～3小时，然后再用去离子水和无水乙醇进行超声清洗，最后，将碳布放入真空干燥箱中进行干燥，备用。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述烘箱的设置温度为160～180℃，保温时间为6～8小时。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)具体包括，将nimoo4/cc放到石英舟中，然后将石英舟放在管式炉的中间，将氟化铵放入另一个石英舟中，并将装有氟化铵的石英舟放置在管式炉中靠近进气口的一侧，先在室温下通n2气氛，之后在管式炉中进行煅烧，结束后自然冷却至室温，之后将制备的反应产物用离子水和无水乙醇洗涤数次，在60～80℃的真空干燥箱中干燥，得nif2@nimoo4/cc。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧具体为：加热至500～600℃并于500～600℃保温1～2h，加热速率为3～5℃/min。

技术总结本发明属于电催化剂技术领域，涉及一种用于电催化析氢的氟化镍与镍钼氧异质结构催化剂及其制备方法，该方法步骤为：将NiCl<subgt;2</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O和Na<subgt;2</subgt;MoO<subgt;4</subgt;·2H<subgt;2</subgt;O通过水热法在碳布上合成NiMoO<subgt;4</subgt;/CC，对制备的NiMoO<subgt;4</subgt;与氟化铵一同放置于管式炉中在N<subgt;2</subgt;气氛下进行退火处理得到NiF<subgt;2</subgt;@NiMoO<subgt;4</subgt;/CC。NiF<subgt;2</subgt;@NiMoO<subgt;4</subgt;/CC在电流密度为10mAcm<supgt;‑2</supgt;时的HER过电位为170mV，Tafel斜率为141mVdec<supgt;‑1</supgt;，具有良好的稳定性和催化活性。该制备方法简单，成本较低，镍和钼金属价格低廉，原料成本较低。技术研发人员：张军,马绍凯,胡丽娜,张诗清,唐成春受保护的技术使用者：河北工业大学技术研发日：技术公布日：2024/5/12