[发明专利]异质结构的铁镍基层状双氢氧化物@二硫化三镍复合物阵列电催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种异质结构的铁镍基层状双氢氧化物@二硫化三镍复合物阵列电催化剂及其制备方法和应用，该制备方法包括：1)在溶剂的存在下，将铁源、镍源、氟化铵、尿素与泡沫镍进行溶剂热反应以制得NiFe‑LDH/泡沫镍复合材料；2)在溶剂的存在下，将镍源、硫源于NiFe‑LDH/泡沫镍复合材料进行溶剂热反应以制得异质结构的铁镍基层状双氢氧化物@二硫化三镍复合物阵列电催化剂。该异质结构的铁镍基层状双氢氧化物@二硫化三镍复合物阵列电催化剂与基底结合紧密，结晶度高，具有较低的过电势，良好的电化学稳定性，进而其能够应用于析氧反应和析氢反应中，同时该制备方法原料简单、操作方便。

技术领域

本发明涉及复合物阵列电催化剂，具体地，涉及一种异质结构的铁镍基层状双氢氧化物@二硫化三镍复合物阵列电催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着化石燃料的不断消耗和环境问题的日益严重，寻求一种环境友好型、可持续的新能源势在必行。由于其较高燃烧能量以及燃烧产物的零碳排放，氢气被认为是一种理想的替代传统化石能源的可持续新能源。电解水是生产高纯度和大批量氢气最主要的方法之一。近年来，一些贵金属及其氧化物，如Pt、Ru、Ir、RuO₂和IrO₂等，由于具有较大的交换电流密度和较低的过电位，被普遍认为是目前最佳的析氧析氢电催化剂。然而，其高成本和稀缺性严重限制了它们的大规模实际应用。此外，同一种催化剂在酸性或碱性条件下往往表现出不同的析氧反应(OER)和析氢反应(HER)活性。因此，设计高效、稳定、价格低廉且能在同一介质中工作的非贵金属双功能电催化剂是加速电解水技术发展的关键。

铁镍基层状双氢氧化物(NiFe-LDH)具有较高的氧化还原活性、可控的组成和结构不断地被研究人员证明其在电解水领域具有广阔的应用前景，但是往往所制备的NiFe-LDH催化剂与基底结合力小，结晶度低，并且与其他材料复合时，导致其暴露的活性位点被遮挡，从而催化活性降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种异质结构的铁镍基层状双氢氧化物@二硫化三镍复合物阵列电催化剂及其制备方法和应用，该异质结构的铁镍基层状双氢氧化物@二硫化三镍复合物阵列电催化剂与基底结合紧密，结晶度高，具有较低的过电势，良好的电化学稳定性，进而其能够应用于析氧反应和析氢反应中，同时该制备方法原料简单、操作方便。

为了实现上述目的，本发明提供了一种异质结构的铁镍基层状双氢氧化物@二硫化三镍复合物阵列电催化剂的制备方法，包括：

1)在溶剂的存在下，将铁源、镍源、氟化铵、尿素与泡沫镍进行溶剂热反应以制得NiFe-LDH/泡沫镍复合材料；

2)在溶剂的存在下，将镍源、硫源于NiFe-LDH/泡沫镍复合材料进行溶剂热反应以制得异质结构的铁镍基层状双氢氧化物@二硫化三镍复合物阵列电催化剂。

本发明还提供了一种异质结构的铁镍基层状双氢氧化物@二硫化三镍复合物阵列电催化剂，其特征在于，异质结构的铁镍基层状双氢氧化物@二硫化三镍复合物阵列电催化剂通过上述的制备方法制备而得。

本发明进一步提供了一种如上述的铁镍基层状双氢氧化物@二硫化三镍复合物阵列电催化剂在析氢反应和析氧反应中的应用。

在上述技术方案中，本发明的异质结构的NiFe-LDH@Ni₃S₂复合物阵列通过简单的两步溶剂热法制备而得，制备过程中所加的原料简单，所得产物的形貌均一，与泡沫镍基底结合紧密，结晶度高，电化学性能优异。该方法克服现有技术中常规手段制备的传统表面生长纳米片的结构导致活性位点暴露不足的问题，使其能很好地应用于电化学催化等领域中。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：