[发明专利]一种Ag/CoAl-LDH/泡沫镍NF多级结构复合电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Ag/CoAl‑LDH/泡沫镍NF多级结构复合电极材料及其制备方法。其特征在于，所述Ag/CoAl‑LDH/泡沫镍NF多级结构复合电极材料是以泡沫镍NF电极为基底，由相互交错的Ag/CoAl‑LDH纳米片自组装生长在泡沫镍NF表面上的多级结构组成的复合电极，所述的制备方法，是采用水热法，以硝酸钴，硝酸铝、硝酸银、尿素为原料，以乙二醇和水为混合溶剂，在泡沫镍上一步生长得到Ag/CoAl‑LDH/泡沫镍多级结构复合电极；所述制备方法工艺简单，采用简单便捷的一步水热反应，反应条件温和。所制备的Ag/CoAl‑LDH/NF多级结构，用于双功能电催化全解水制氢和制氧和电催化降解水中有机污染物，呈现高的电催化效率和电催化稳定性。

技术领域

本发明属于电解水电极材料领域，涉及Ag/CoAl-LDH/泡沫镍NF多级结构复合电极材料及其制备方法，具体地说，是涉及一种双功能电解水制氢和制氧用Ag/CoAl-LDH/泡沫镍NF多级结构复合电极材料及其制备方法。

背景技术

能源问题一直是人类面临的一个难题，受到了世界各国的重视，从而促进能源的开发与发展。氢能作为一种新型清洁能源，具有能量密度高、清洁无污染、储量丰富以及运输方便等优点，被人们普遍认为是一种可代替不可再生化石能源的清洁能源。电解水制氢技术可以把过剩的电能转化为化学能，为解决能源危机提供了一条很好的思路，引起了科研工作者的广泛关注和研究。

然而，在电解水过程中，析氢反应(HER)和析氧反应(OER)都具有很大的过电位，所以常使用具有催化作用的电极来促进析氢反应和析氧反应。目前，贵金属Pt具有很好的电解水析氢性能，贵金属Rh和Ir具有很好的电解水析氧性能。但是，由于贵金属成本高昂，地球储量低，限制了其广泛应用。因此，人们致力于开发以Co基、Ni基和Fe基等过渡金属为代表的一系列非贵金属电极材料。目前，Co基化合物是研究最多的电解水电极材料，并且Co元素是地球上储量十分丰富的元素之一，不仅价格低廉，而且具有良好的电催化性能。钴铝类水滑石(CoAl-LDHs)因具有比较高的催化活性，得到了科研工作者的广泛研究。然而，由于钴铝类水滑石的导电性较差，限制了其催化性能的发挥。Ag具有良好的导电性，将Ag粒子与多级结构的钴铝类水滑石均匀复合，有利于提高复合电极材料的导电性。

本发明采用简单的水热法，以泡沫镍作为电极基底材料，在泡沫镍基底上一步生长合成了Ag/CoAl-LDH/NF复合电极材料，所得电极材料为相互交错的Ag/CoAl-LDH/NF纳米片自组装成的蜂巢状的多级结构，具有较大的比表面积，从而可以暴露更多的活性位点，同时金属Ag颗粒的存在也使得电极导电性增加，有利于电子转移，提高电导率，同时缩短了离子扩散距离，有利于氢在表面的富集，从而提高了复合电极的电解性能以及稳定性。

发明内容

本发明针对现有技术中复合电极的导电性差，活性低，稳定性差的现状，发明了一种Ag/CoAl-LDH/泡沫镍NF多级结构复合电极的制备方法，该发明克服了现有电极材料制备过程复杂、成本高，特别是难以制备高比表面积、高活性、高稳定性Ag/CoAl-LDH/NF复合电极等缺点，提出了一种全电解水制氢用Ag/CoAl-LDH/NF多级结构复合电极的制备方法。其特征在于，采用采用简单的水热法，以泡沫镍作为电极基底材料，在泡沫镍基底上一步生长合成了Ag/CoAl-LDH/NF复合电极材料，所得电极材料为相互交错的纳米片自组装成的多级结构，具有较大的比表面积，从而可以暴露更多的活性位点，同时金属Ag颗粒的存在也使得电极导电性增加，有利于电子转移，提高电导率，同时缩短了离子扩散距离，有利于氢在表面的富集，从而提高了复合电极的电解性能以及稳定性。

所述制备方法包括下述步骤：

(1)将泡沫镍NF裁剪成1cm×1cm的正方形电极片，之后将裁剪好的泡沫镍片放入烧杯中，加入丙酮，超声5-10min，将电极片取出，放入去离子水中，超声水洗5-10min，再将电极片取出，放入1-5mol/L HCl中浸泡10-15min，然后，将电极片取出，用去离子水淋洗后，放入真空干燥箱中进行干燥；