[发明专利]一种三维自支撑阵列结构材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种三维自支撑阵列结构材料的制备方法，具体步骤如下：一、用盐酸和丙酮对泡沫镍进行表面预处理，同时去除泡沫镍表面的氧化物和污染；二、称取一定量的硝酸铁或硝酸铁和其他金属盐的混合物，并把它们分散到装有去离子水的容器中，搅拌充分溶解分散；三、将步骤一处理后的泡沫镍直接沉浸在步骤二得到的溶液中，静置一段时间；四、静置结束后，将泡沫镍从溶液中取出，用去离子水冲洗数遍，在室温下吹干。本发明方法操作简单快捷，不需要加热和电沉积等复杂的手段，也不需要加入酸碱等具有腐蚀性的化学物质，整个反应过程仅需若干分钟，合成的样品价格低廉，具有工业大规模应用的潜力。

技术领域

本发明涉及一种三维自支撑阵列结构材料的制备方法，属于无机催化功能材料制备技术领域。

背景技术

贵金属一直是公认的电催化性能最好的催化剂之一，但是其价格高储量少，限制了其大规模使用。所以人们一直在探究催化性能较好，且价格较低廉的过渡金属作为电催化水分解的催化剂。

泡沫镍具有三维多孔结构，含有较大的表面积，但是其自身的催化性能并不是很高。因此，现有技术在其表面生长基于过渡金属纳米片的三维阵列结构材料，来提升其催化性能。现有技术关于泡沫镍基体材料的研究，主要是采用水热合成法、电沉积法，这些方法相对比较复杂，成本较高，耗时较长，不适用于大规模工业化应用。

简单方便的方法制备高效的功能材料，不仅可以满足人们在能源环境等领域日益增长的需求，也具有进入工业化生产的基础条件，但现有技术依然需要深入研究开发。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种三维自支撑阵列结构材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种三维自支撑阵列结构材料的制备方法，具体步骤如下：

一、用盐酸和丙酮对泡沫镍进行表面预处理，同时去除泡沫镍表面的氧化物和污染；

二、称取一定量的硝酸铁或硝酸铁和其他金属盐的混合物，并把它们分散到装有去离子水的容器中，搅拌充分溶解分散；

三、将步骤一处理后的泡沫镍直接沉浸在步骤二得到的溶液中，静置一段时间；

四、静置结束后，将泡沫镍从溶液中取出，用去离子水冲洗数遍，在室温下吹干。

进一步的，所述用盐酸和丙酮对泡沫镍进行表面预处理是指，将泡沫镍置于稀释的盐酸溶液中，超声洗涤后浸泡，浸泡完成后，将盐酸浸泡的泡沫镍置于丙酮溶液中，超声洗涤后浸泡，然后真空干燥。

更进一步的，所述稀释的盐酸溶液是指盐酸：水按1：9的体积比混合，并且将泡沫镍裁成1x3cm的矩形小块。

更进一步的，所述超声洗涤后浸泡是指，超声洗涤5分钟然后浸泡30分钟。

进一步的，所述称取一定量的硝酸铁和其他金属盐的混合物是指：硝酸铁和硝酸钴的混合物，或硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴的混合物，或硝酸铁、硝酸锰、硝酸钴的混合物。

更进一步的，所述硝酸铁、硝酸钴的混合物是指：配制0.5M六水合硝酸钴和0.25M九水合硝酸铁。

进一步的，所述步骤三中静置时间为10～20min。

进一步的，所述将步骤一处理后的泡沫镍直接沉浸在步骤二得到的溶液中，是指将步骤一处理后的泡沫镍垂直浸没在步骤二得到的溶液中。

本发明的有益技术效果是：

1.在泡沫镍表面直接原位生长垂直分布排列的阵列结构材料，使其具有良好的应用潜力和价值，特别是具有高的电化学催化性能；

2.利用铁离子掺杂和腐蚀作用调控阵列化合物成分、结构和表面活性位，从而制备得到高活性功能材料，用于能源环境等领域；