一种铈掺杂的镍钴水滑石--镍基材料的制备方法及其应用与流程

本发明属于电催化分解水析氧材料，具体涉及一步溶剂热法制备自支撑铈掺杂的镍钴水滑石基催化剂的方法。

背景技术：

1、由于化石燃料的枯竭以及环境问题，最近对可持续和清洁能源的需求日益增长。在地热和太阳能等可持续清洁能源的推动下，电解水产生高纯度氧气和氢气引起了人们的注意。电解水分为两个半电池反应，即析氧反应(oer)和析氢反应(her)。析氧反应在许多新一代可再生能源的技术中发挥着极其重要的作用，例如可充电金属空气电池和可再生燃料电池。然而，与阴极her简单的两电子转移的反应相比，阳极oer涉及不同的四电子协同转换，所以它受到低效率和缓慢动力学的严重限制。因此它需要相当大的电催化效率损失来克服具有过高电位的反应势垒。

2、众所周知，电解水反应分为阳极析氧反应(oer)和阴极析氢反应(her)。其中oer是一个复杂的电子转移过程，及即产生一分子氧，通常伴随多个质子和电子的转移，这使得oer的动力学过程缓慢且反应能垒过高，导致电解水的效率低下。因此，开发高效的oer催化剂，加快反应速率对电解水效率的提高有着重要的作用。目前，铂(pt)，铱(ir)、钌(ru)等贵金属基催化剂广泛应用于电化学反应中。然而，贵金属基催化剂的高成本和稀缺性极大地限制了它们在新能源领域的发展及应用。因此，开发出高催化活性，高效、低成本的可替代的电催化剂，对促进清洁能源领域的发展显得尤为重要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种铈掺杂的镍钴水滑石-镍基材料制备方法。

2、为此，本发明提供的铈掺杂的镍钴水滑石-镍基材料制备方法包括：

3、前驱体溶液和表面清洁的泡沫镍在密封及耐压反应釜中于110～130℃条件下反应制备铈掺杂的镍钴水滑石-镍基材料；

4、所述前驱体溶液为含ni2+的盐、含co2+的盐、含ce3+的盐和尿素的混溶液。所述含ni2+的盐选自可溶性ni2+盐、含co2+的盐选自可溶性co2+盐、含ce3+的盐选自可溶性ce3+盐。具体如相应元素的硝酸盐或硝酸盐水合物等。

5、可选的方案是，所述溶液的溶剂为有机溶剂和水的混合液。所述有机溶剂选自乙二醇。

6、可选的方案是，ni2+、co2+、尿素、ce3+的摩尔比为1.2：0.6：2.0：(0,0.6]

7、采用本发明的一步溶剂热法制备的自支撑铈掺杂的镍钴水滑石基催化剂，具有工艺相对简单、能耗低、得到的铈掺杂的镍钴水滑石基催化剂析氧效果好等优点，对于电催化析氧性能以扩大氧气作为清洁能源的应用范围具有重要意义。

8、本发明通过ce元素的引入改变了nico ldh的电子结构，可以生成具有更高活性的高价态金属位点，材料具有高的本征活性，并且更有利于电子转移的发生。ceo2纳米粒子自身独特的储氧性以及3d孔隙结构的泡沫镍基底，促使材料的氧空位增加，有利于o原子的吸附和o2在催化剂表面及时扩散。制备的材料具有结构稳定、电子转移迅速、电催化性能好等优点，其制备方法操作简单，成本低廉，对环境友好、应用前景广泛。

9、并且，本发明采用原位生长的方法，催化剂与基体之间紧密结合，并且避免了粘合剂的使用，结构稳定，不易出现因粘合不劳造成的材料脱落问题。

10、本发明所制备的铈掺杂的镍钴水滑石-镍基材料可作为电解水反应阳极析氧材料。具体反应时，铈掺杂的镍钴水滑石以高价金属氢氧化物的方式参与反应体系中，起到催化剂的作用。

技术特征：

1.一种铈掺杂的镍钴水滑石-镍基材料制备方法，其特征在于，方法包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液的溶剂为有机溶剂和水的混合液。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自乙二醇。

4.根据权利要求1所述的制方法，其特征在于，ni2+、co2+、尿素、ce3+的摩尔比为1.2：0.6：2.0：(0,0.6]。

5.权利要求1所述方法制备的铈掺杂的镍钴水滑石-镍基材料作为电解水反应阳极材料的应用。

技术总结本发明公开了一种铈掺杂的镍钴水滑石‑镍基材料制备方法及其应用。所公开的方法包括：前驱体溶液和表面清洁的泡沫镍在密封及耐压反应釜中于110～130℃条件下反应制备铈掺杂的镍钴水滑石‑镍基材料；所述前驱体溶液为含Ni2+的盐、含Co2+的盐、含Ce3+的盐和尿素的混溶液。本发明制备的铈掺杂的镍钴水滑石‑镍基材料可作为电解水反应阳极材料，且电化学催化性能良好。技术研发人员：夏禹周,丁皓东,卢维鹏,王园园,王鑫,骆勇名,周延珅,何盈盈受保护的技术使用者：陕西省现代建筑设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18