[发明专利]一种电解水析氢催化剂NiCoP/NF@PANI复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种电解水析氢催化剂NiCoP/NF@PANI复合材料及其制备方法，属于电解水析氢催化剂技术领域。为解决现有电解水析氢催化剂的HER催化活性和稳定性无法满足实际需求的问题，本发明提供了一种NiCoP/NF@PANI复合材料，该复合材料包括在泡沫镍上均匀生长的NiCoP纳米线阵列电极和均匀覆盖在所述NiCoP纳米线阵列电极表面的PANI层，该复合材料在电流密度10mA/cm²下的过电势仅为80.6mV。PANI层可提高复合材料的导电性，增加电子传输速率，提高电解水析氢的反应动力学；泡沫镍可增加电催化剂的比表面积，提高其稳定性，确保其在长时间循环过程中仍能保持良好的电化学性能。

技术领域

本发明属于电解水析氢催化剂技术领域，尤其涉及一种电解水析氢催化剂NiCoP/NF@PANI复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着社会的不断发展，人们对传统化石燃料-煤、石油和天然气的需求不断增加，不仅导致了传统能源短缺，而且还伴随着严重的环境污染。因此，为了人类的可持续发展，开发研究绿色无污染的新能源迫在眉睫。众所周知，氢气燃烧可以释放巨大的能量，而且其燃烧仅生成水，不会释放出温室气体或者其他的有害物，因此，氢气可被用作一种高效无污染的新能源。

制备氢气的方法有很多，最绿色环保的方法是电解水制备氢气-HER。目前，最高效的电解水析氢催化剂为铂族催化剂，但是其昂贵的价格以及有限的资源限制了铂族催化剂的实际应用。人们开始大力研究各种非贵金属催化剂替代铂族催化剂用于电解水析氢，金属磷化物因具有优异的电化学性能吸引了人们的注意，如异质原子掺杂，与碳材料复合等方法已用于提高其HER催化活性。由于Ni和Co的协同作用，Ni_xCo_yP_z三元磷化物被证实相比于对应的二元金属磷化物Ni₂P和CoP具有更优异的HER催化性能，但其现有催化活性和较差的稳定性仍不能满足实际需求。

发明内容

为解决现有电解水析氢催化剂的HER催化活性和稳定性无法满足实际需求的问题，本发明提供了一种电解水析氢催化剂NiCoP/NF@PANI复合材料及其制备方法。

本发明的技术方案：

一种电解水析氢催化剂NiCoP/NF@PANI复合材料，该复合材料包括在泡沫镍上均匀生长的NiCoP纳米线阵列电极和均匀覆盖在所述NiCoP纳米线阵列电极表面的PANI层。

进一步的，所述NiCoP纳米线阵列电极中纳米线结构的直径为80nm，长为1μm；所述PANI层的厚度为10nm。

一种电解水析氢催化剂NiCoP/NF@PANI复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、制备NiCoOH/NF前驱体：

按一定摩尔体积比准备Co(NO₃)₂·6H₂O、Ni(NO₃)₂·6H₂O、尿素、NH₄F和去离子水，将Co(NO₃)₂·6H₂O、Ni(NO₃)₂·6H₂O加入到去离子水中搅拌一定时间，再加入尿素和NH₄F继续搅拌一定时间；将搅拌所得混合溶液与泡沫镍共同放入反应釜中，一定温度下保温一定时间得到NiCoOH/NF前驱体；

步骤二、制备NiCoP/NF纳米线阵列电极：