[发明专利]一种酸蒸汽辅助的镍铁水滑石纳米片-泡沫镍的制备方法

说明书

本发明公开了一种酸蒸汽辅助的镍铁水滑石纳米片‑泡沫镍的制备方法，属于电催化碱性条件析氧电极制备领域。该方法包括以下步骤：将镍基集流体进行丙酮除油处理后，将其浸泡在氯化铁溶液中充分浸润并超声处理约5 min，随后取出，并置于可以密闭的耐酸容器中抽真空，然后将该密闭容器充入特定气体和酸蒸汽的混合气体，并保持密封和一定温度放置8‑16h，最后将镍基集流体取出，用蒸馏水反复清洗后即得到镍铁水滑石纳米片阵列‑镍电极，并将其用作碱性电催化析氧过程的工作电极。所制备的镍催化电极其表面均匀覆盖着垂直分布的镍铁水滑石纳米片阵列，该电极具有较优异的碱性电催化析氧活性，同时在碱性条件下具有较好的稳定性。

技术领域

本发明涉及催化电极制备技术领域，具体涉及一种酸蒸汽辅助的镍铁水滑石纳米片-泡沫镍的制备方法。

背景技术

现代社会的快速发展，传统的化石能源是现代社会的动力支柱，化石能源储量日益减少，但是对于能源的需求量确实在发展需求下不断增大，能源危机不断深化。同时，化石资源在能源转化过程中也带来了日趋严重的环境污染问题，例如，在化石能源向动、热、电等能量转化过程中也会产生大量的SO₂、NO_x、PM_2.5等污染性物质。高效清洁的可持续能源转换技术是解决以上能源危机和环境问题最主要的途径。其中燃料电池，水分解催化，金属空气电池和二氧化碳还原等先进的能源转换技术得到广泛关注。这些技术可以转化可将再生能源（如：风能、光能等）得到的间歇、清洁的难以并网的低压电能，转化成化学能存储再乙醇、氢气等产品中。而以上技术而析氧过程是诸多电催化反应的阳极半反应，而且作为一个四电子反应，是反应的动力学迟滞步骤。降低析氧过电位是提高上述过程能源转换效率的关键问题之一。

而开发廉价、高效、稳定的催化电极材料是提高析氧过程能源转化效率的关键。诸多研究表明，镍铁双金属水滑石是一种具有高的能源转化效率，且稳定的催化材料。镍铁水滑石纳米片阵列可以通过水热、电沉积等方式生长着在具有较好电子传输能力的集流体上，从而得到高析氧性能的催化电极。而目前的所有制备镍铁水滑石电极的方法均为溶液合成，会产生大量废液同时耗能也较高。另外，不论是水热或是电沉积都受到反应条件的限制，难以生产大尺寸催化电极。

发明内容

本发明的目的在于解决高性能镍铁水滑石催化电极制备高耗能、高污染和费用较高和不便大规模生产的问题。提供一种具有高析氧性能的镍铁水滑石-泡沫镍电极的气相腐蚀的制备方法，得到的是纳米片组装成的镍铁水滑石阵列生长的泡沫镍电极。该方法制备催化电极具有更高的析氧活性，同时具有制备简单，易于大规模生产等特点。

本发明的一种酸蒸汽辅助的镍铁水滑石纳米片-泡沫镍的制备方法，所述步骤如下：

a、将氯化铁溶解于去离子水中，配制成氯化铁溶液，并将除油处理过的泡沫镍浸泡在上述氯化铁溶液中，浸没并超声5 min后，将泡沫镍取出后，取出泡沫镍常温条件下干燥30 min；

b、将步骤a处理后的泡沫镍置于密闭耐酸容器中，并在同一密闭容器中放置浓酸溶液敞口瓶以保证密闭容器中的酸性蒸汽气氛；

c、向步骤b中的容器密闭并抽真空，随后通入气体至与外界大气压相当，随后再次将该体系密闭并保持恒定温度反应一段时间后取出，打开密闭容器，取出泡沫镍并用蒸馏水反复冲洗，即得到所述的镍铁水滑石纳米片-泡沫镍；或在空气状态下直接将该体系密闭并保持恒定温度反应一段时间后取出，打开密闭容器，取出泡沫镍并用蒸馏水反复冲洗，即得到所述的镍铁水滑石纳米片-泡沫镍。

作为本发明的进一步改进，步骤a中，氯化铁溶液浓度为10mmol/L-50mmol/L，其中泡沫镍面积与氯化铁溶液体积比例为0.4cm²/ml-1.2cm²/ml。

作为本发明的进一步改进，步骤b中，浓酸溶液为浓硫酸、浓硝酸或上述两者的任意比例混合溶液。