一种FeOOH@NiOOH/NF复合材料及其制备方法和应用

本发明涉及一种金属复合材料及其制备方法和应用，尤其涉及一种feooh@niooh/nf复合材料及其方法和应用。

背景技术：

1、为了在未来取代化石燃料制氢，水裂解被认为是一种有前途的易获得清洁和可持续氢能源的方法。总的水分解是通过阴极半反应即析氢反应(her)和阳极半反应即析氧反应(oer)进行的。一般来说，这些半反应的动力学相对缓慢，因此，需要一种高活性的催化剂来克服活化障碍和加快反应动力学。pt基材料是有充分文献记载的her催化剂，ir或ru基材料被认为是oer的有效催化剂。然而，这些催化金属非常昂贵和稀缺，这就限制了它们的大规模工业应用。于是，设计和制备廉价、资源丰富、对oer和her同样有效的电催化剂至关重要。

技术实现思路

1、发明目的：本发明旨在提供一种具有低过电位及较好稳定性的feooh@niooh/nf复合材料；本发明的另一目的是提供一种低温下一步合成feooh@niooh/nf复合材料的制备方法；本发明的另一目的是提供一种feooh@niooh/nf复合材料在电催化裂解水中的应用。

2、技术方案：本发明所述feooh@niooh/nf复合材料，其形貌为泡沫镍表面具有feooh纳米棒和niooh纳米片原位生长形成的层次化结构。

3、所述feooh@niooh/nf复合材料的制备方法，其采用低温下一步合成，包括以下步骤：

4、取氯化亚铁粉末和氯化镍粉末溶解于水中，将泡沫镍悬挂在溶液中，搅拌反应，得到feooh@niooh/nf复合材料。

5、优选地，所述泡沫镍在反应前先进行预处理，预处理步骤包括：用稀酸溶液浸泡泡沫镍以清洗表面氧化物，接着用去离子水清洗，然后干燥。所述稀酸为稀盐酸、稀硫酸或稀硝酸，浓度为1-2mol/l，浸泡时间为15-30min，浸泡后洗涤次数为3-5次，干燥温度为40-80℃。

6、优选地，氯化亚铁和氯化镍溶于水后的溶液的浓度一样，均为0.01-0.03mol/l；反应温度为30-50℃，反应时间为1-4小时，搅拌速度为10-30rmp。

7、优选地，得到的feooh@niooh/nf复合材料经过洗涤后进行干燥，洗涤溶剂为乙醇或去离子水中的至少一种，洗涤次数为3-5次；干燥温度为40-80℃。

8、所述feooh@niooh/nf复合材料还可以作为工作电极应用于电催化裂解水，其在产氢产氧时可以稳定工作至少24h，在进行水分解时可以稳定工作至少45h。

9、本发明通过低温下一步油浴的方法，制备出一种具有纳米棒和纳米片层次化结构的复合材料，这种材料的层次化结构提供了更多的活性位点，铁镍金属的复合加快了电荷转移，从而具有低过电位和更快的反应动力学，用于电催化裂解水也具有良好的稳定性。

10、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：(1)具有纳米棒和纳米片层次化结构；(2)在低温常压下一步合成，制备过程简单易操作，成本低廉；(3)复合材料具有her和oer双性能，且可作为正负极进行整体水分解，均具有低过电位；(4)具有优异的稳定性，长时间连续工作后，电流密度几乎没有衰减。

技术特征：

1.一种feooh@niooh/nf复合材料，其特征在于，其形貌为泡沫镍表面具有feooh纳米棒和niooh纳米片原位生长形成的层次化结构。

2.一种权利要求1所述的feooh@niooh/nf复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的feooh@niooh/nf复合材料的制备方法，其特征在于，所述泡沫镍在反应前先进行预处理，预处理步骤包括：用稀酸溶液浸泡泡沫镍以清洗表面氧化物，接着用去离子水清洗，然后干燥。

4.根据权利要求3所述的feooh@niooh/nf复合材料的制备方法，其特征在于，所述稀酸为稀盐酸、稀硫酸或稀硝酸，稀酸溶液的浓度为1-2mol/l。

5.根据权利要求3所述的feooh@niooh/nf复合材料的制备方法，其特征在于，所述浸泡的时间为15-30min，清洗的次数为3-5次，干燥的温度为40-80℃。

6.根据权利要求2所述的feooh@niooh/nf复合材料的制备方法，其特征在于，氯化亚铁和氯化镍溶于水后的溶液浓度均为0.01-0.03mol/l。

7.根据权利要求2所述的feooh@niooh/nf复合材料的制备方法，其特征在于，搅拌速度为10-30rmp，反应温度为30-50℃，反应时间为1-4小时。

8.根据权利要求2所述的feooh@niooh/nf复合材料的制备方法，其特征在于，得到的feooh@niooh/nf复合材料经过洗涤后进行干燥，洗涤溶剂为乙醇或去离子水中的至少一种，洗涤次数为3-5次，干燥温度为40-80℃。

9.一种权利要求1所述的feooh@niooh/nf复合材料在电催化裂解水中的应用。

10.根据权利要求9所述的所述的feooh@niooh/nf复合材料在电催化裂解水中的应用，其特征在于，所述feooh@niooh/nf复合材料用作工作电极进行电催化裂解水，其在产氢产氧时可以稳定工作至少24h，在进行水分解时可以稳定工作至少45h。

技术总结本发明公开了一种FeOOH@NiOOH/NF复合材料及其制备方法和应用，所述FeOOH@NiOOH/NF复合材料的形貌为泡沫镍表面具有FeOOH纳米棒和NiOOH纳米片原位生长形成的层次化结构；其制备方法是在泡沫镍上生长一种双金属氢氧化物材料——FeOOH@NiOOH/NF复合材料。本发明所述的FeOOH@NiOOH/NF复合材料作为工作电极应用于电催化裂解水时，需要的过电位较低，且材料表现出较好的稳定性。技术研发人员：袁爱华,孙华,孟春凤,周虎受保护的技术使用者：江苏科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/9