[发明专利]一种c轴取向NiFe-LDH薄膜电催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种c轴取向NiFe‑LDH薄膜电催化剂及其制备方法，所述制备方法包括步骤：将镍盐和铁盐的混合水溶液加到碱液中，所得产物在水和醇类的混合溶液中超声即制得稳定分散的NiFe‑LDH胶体；将所述NiFe‑LDH胶体滴到平面基底上，经溶剂蒸发胶体自组装后即制得c轴取向NiFe‑LDH薄膜。本发明采用共沉淀合成法结合超声处理得到NiFe‑LDH胶体，再结合自组装成膜技术制得c轴取向NiFe‑LDH薄膜，其工艺简单、快速，条件易满足；所用原料为常规材料，工艺成本低，产率高；最终可获得致密、透明、沿(00L)晶向(L≠0)排布的晶体结构NiFe‑LDH薄膜。有序的c轴取向NiFe‑LDH薄膜具有高的可见光透过率和致密的表面结构，其在光电助催化剂、电致变色等对光电物理特性有特殊要求的领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及新能源技术和电催化领域，尤其涉及一种c轴取向NiFe-LDH薄膜电催化剂及其制备方法。

背景技术

由于能源需求的不断增加和环境的日益恶化，迫切需要开发可再生和环境友好的新能源代替传统化石能源。氢能以其具有高效、洁净和高能量密度等优势，在全球能源转型中显示出替代化石燃料的巨大潜力。电解水制氢因其成本低、设备简单、技术成熟、能制备出高纯的氢气而备受瞩目，成为了目前最理想的制氢技术。然而，水电解过程中的阳极析氧反应(OER)需要较高的能量才能克服反应动力学的障碍，为了改善OER过程中较高的动能势垒，合成高效的OER电催化剂显得尤为重要。最近，作为OER电催化剂的层状双氢氧化物(LDH)由于其可调的化学组分和独特的电子结构而引起了很大的兴趣。由于可调节的Ni²⁺和Fe³⁺的协同效应，NiFe-LDH被公认是一种很好的OER电催化剂。为了优化NiFe-LDH催化剂的OER性能，近期的报道探索了多种方法，特别是与其他材料复合以改善NiFe-LDH纳米片的电导率或分散性。大量研究表明，对于电催化作用，边缘的原子比基面的原子更具活性。原子厚的2D NiFe-LDH纳米片在边缘具有丰富的暴露活性位点，有望表现出更高的电催化活性。通过不同方法成功制备的原子厚二维NiFe-LDH纳米片，也可以形成胶体悬浮液。

胶体纳米晶体可以自组装成高度均匀的密堆积超晶格，与同源散装材料相比，它们的化学和物理性质都可能不同。胶体纳米晶体自组装模式正在成为研究高级均匀纳米颗粒的基本特性中有价值的工具。因电催化在可持续和环境友好的能源转换领域中占有极其重要的地位，并且许多电催化纳米材料可能以胶体形式存在，因此在胶体纳米晶体自组装超晶格和催化过程的结构-性质关系研究中，有大量有价值的、尚未探索的知识。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种c轴取向NiFe-LDH薄膜电催化剂及其制备方法，旨在获得操作简单、可大规模生产的均匀致密透明的c轴取向NiFe-LDH薄膜电催化剂。

本发明的技术方案如下：

一种c轴取向NiFe-LDH薄膜电催化剂的制备方法，其中，包括如下步骤：提供镍盐和铁盐，制备镍盐和铁盐的混合溶液；将所述镍盐和铁盐的混合溶液加入到碱液中，制得第一悬浮液；将所述第一悬浮液加入到水和醇类的混合溶剂中，制得第二悬浮液；将所述第二悬浮液经超声处理后制得NiFe-LDH胶体；将所述NiFe-LDH胶体滴到平面基底上，经溶剂蒸发胶体自组装后即制得c轴取向NiFe-LDH薄膜。

所述的c轴取向NiFe-LDH薄膜电催化剂的制备方法，其中，所述镍盐为硝酸镍，所述铁盐为硝酸铁。

所述的c轴取向NiFe-LDH薄膜电催化剂的制备方法，其中，所述硝酸镍与所述硝酸铁的摩尔比为99:1-1:1。

所述的c轴取向NiFe-LDH薄膜电催化剂的制备方法，其中，所述碱液包括KOH溶液、NaOH溶液。

所述的c轴取向NiFe-LDH薄膜电催化剂的制备方法，其中，所述碱液的pH值为10-14。