[发明专利]一种钼掺杂的铁/镍层状阵列@泡沫镍基复合电极材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种钼掺杂的铁/镍层状阵列@泡沫镍基复合电极材料，其特征在于，所述材料以泡沫镍为基底，所述泡沫镍的表面生长有铁/镍层状双金属氢氧化物阵列，所述阵列中掺杂有金属钼；其制备原料包括铁盐、镍盐，且两者的用量摩尔比为1：1.5~2.5；制备过程中需要加入氟化氨、聚乙二醇，其中聚乙二醇的分子量为1000~10000；所述钼掺杂的铁/镍层状阵列@泡沫镍基复合电极材料在析氢实验中达到10mA/cm³的电流密度所需要的过电位为69mV；

所述钼掺杂的铁/镍层状阵列@泡沫镍基复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：

1）利用有机溶剂和酸浸泡去除泡沫镍表面油污和氧化层，对泡沫镍进行预处理；

2）将铁盐、镍盐、去离子水按比例配置成铁、镍盐化合物前驱体溶液，将铁、镍盐化合物前驱体与泡沫镍共同置于高压釜中密闭反应，反应结束后，洗涤干燥，得到表面生长有铁/镍层状双金属氢氧化物阵列的泡沫镍；

3）将步骤2）所得泡沫镍放入钼盐溶液中，通过水热法反应掺杂金属钼，水洗干燥；

4）将步骤3）所得产物通过高温碳化、在氢氩混合气氛围中高温煅烧，随后自然冷却，即得到钼掺杂的铁/镍层状阵列@泡沫镍基复合电解水析氢催化剂。

2.一种钼掺杂的铁/镍层状阵列@泡沫镍基复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）利用有机溶剂和酸浸泡去除泡沫镍表面油污和氧化层，对泡沫镍进行预处理；

2）将铁盐、镍盐、去离子水按比例配置成铁、镍盐化合物前驱体溶液，将铁、镍盐化合物前驱体与泡沫镍共同置于高压釜中密闭反应，反应结束后，洗涤干燥，得到表面生长有铁/镍层状双金属氢氧化物阵列的泡沫镍；

3）将步骤2）所得泡沫镍放入钼盐溶液中，通过水热法反应掺杂金属钼，水洗干燥；

4）将步骤3）所得产物通过高温碳化、在氢氩混合气氛围中高温煅烧，随后自然冷却，即得到钼掺杂的铁/镍层状阵列@泡沫镍基复合电解水析氢催化剂。

3.根据权利要求2所述的钼掺杂的铁/镍层状阵列@泡沫镍基复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2）的具体方法如下：将铁盐、镍盐、氟化氨、聚乙二醇和尿素加入去离子水中，充分溶解，得到铁、镍盐化合物前驱体溶液，加入处理后的泡沫镍，升温至100-150℃，反应4~6h，即得表面生长有铁/镍层状双金属氢氧化物阵列的泡沫镍。

4.根据权利要求3所述的钼掺杂的铁/镍层状阵列@泡沫镍基复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述铁盐、镍盐、氟化氨、聚乙二醇、尿素的用量摩尔比为1：1.5~2.5：1.5~20：0.01~0.1：5~10。

5.根据权利要求3所述的钼掺杂的铁/镍层状阵列@泡沫镍基复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述铁盐包括硝酸铁、氯化铁、硫酸铁，所述镍盐包括硝酸镍、氯化镍、硫酸镍。

6.根据权利要求3所述的钼掺杂的铁/镍层状阵列@泡沫镍基复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量为1000~10000。

7.根据权利要求2所述的钼掺杂的铁/镍层状阵列@泡沫镍基复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3）的具体方法如下：首先将钼盐在水中溶解，将步骤2）所得表面生长有铁/镍层状双金属氢氧化物阵列的泡沫镍加入钼盐中，置于高压釜中密闭反应，升温至180~200℃，反应10~12h，反应结束后分离、水洗、干燥；再放入管式炉中，通入氮气15~30min后，按5℃/min的升温速率升温至300℃，保温1~2h后，按同样的速率降至室温；接着通入5% H₂/95%Ar混合气15~30min后，按5℃/min的升温速率升温至450℃，保温1~2h，按同样速率降温至室温，取出即得目标产物。

8.根据权利要求7所述的钼掺杂的铁/镍层状阵列@泡沫镍基复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中的钼盐为七钼酸铵，钼盐溶液的浓度为1~2mmol/L，钼盐与表面生长有铁/镍层状双金属氢氧化物阵列的泡沫镍的质量比为0.9~1.8：100。

9.一种根据权利要求1所述的钼掺杂的铁/镍层状阵列@泡沫镍基复合电极材料的应用，其特征在于，所述的钼掺杂的铁/镍层状阵列@泡沫镍基复合电极材料在电解水析氢中的应用。