[发明专利]植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物及其制备方法和应用，属于电解水阳极电极材料制备技术领域。本发明制备方法包括以下步骤：将过渡金属盐、碱性物质依次溶于溶剂中，混匀后加入预处理好的导电基底，采用水热法或溶剂热法在导电基底表面原位生长过渡金属层状双氢氧化物；再将表面生长有过渡金属层状双氢氧化物的导电基底浸入植酸溶液中，通过溶剂热法制备得到所述植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物。本发明的制备方法简单易行，反应条件温和。将所制备的植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物作为水氧化反应的电催化剂，在碱性电解质中表现出优异的催化活性和耐久性。

技术领域

本发明属于电解水阳极电极材料制备技术领域，具体涉及一种植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物及其制备方法和应用，特别是作为水氧化电催化剂在电催化分解水中的应用。

背景技术

面对日益严重的环境污染和能源危机，开发高效的能源储存和转换系统至关重要，例如电解水装置和金属-空气电池。阳极的水氧化反应(OER)是电解水装置和金属-空气电池中的重要反应，由于反应涉及一个四电子的转移过程，导致水氧化反应具有缓慢的动力学。二氧化铱和二氧化钌对水氧化反应展现出优异的催化活性，但是铱和钌的储量低，价格昂贵，并且在催化过程中不能保持长时间的稳定。因此，开发具有高水氧化活性和耐久性的非贵金属电催化剂成为人们研究的重点课题。

在各种过渡金属基水氧化电催化剂中，过渡金属层状双氢氧化物(LDHs)因其丰富的储量、独特的二维层状结构和密集分布的活性位点而受到广泛关注。然而由于其导电性较差并且在大电流密度下无法保持其活性和稳定性，制约了其大规模的工业化生产和商业化。

基于上述理由，特提出本申请。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有过渡金属层状双氢氧化物在活性和稳定性上的不足，本发明的目的在于提供一种植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物及其制备方法和应用。本发明制备方法简单可控，经济环保，并且将本发明制备的植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物作为水氧化电催化剂用于电催化分解水，其在大电流密度下也能保持优异活性和稳定性。

为了实现本发明的上述其中一个目的，本发明采用的技术方案如下：

一种植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：

将过渡金属盐、碱性物质依次溶于溶剂中，混匀后加入预处理好的导电基底，采用水热法或溶剂热法在导电基底表面原位生长过渡金属层状双氢氧化物；再将表面生长有过渡金属层状双氢氧化物的导电基底浸入植酸溶液中，通过溶剂热法制备得到所述植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物。

进一步地，上述技术方案，所述导电基底可以为泡沫镍(NF)，泡沫铜，泡沫铁或泡沫铝中的一种或几种，较优选为泡沫镍。

进一步地，上述技术方案，所述过渡金属盐中过渡金属包括Co、Ni、Fe、Mn、Cr中的一种或几种。

进一步地，上述技术方案，所述过渡金属盐包括过渡金属硝酸盐、卤化盐、醋酸盐、乙酸盐、硫酸盐以及磷酸盐中的一种或几种。

进一步地，上述技术方案，所述碱性物质包括尿素、氢氧化钠、氢氧化钾、六亚甲基四胺、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种。

进一步地，上述技术方案，所述溶剂包括水、甲醇、乙醇中的一种或几种。

进一步地，上述技术方案，所述过渡金属盐与碱性物质的摩尔比为1：0.5-10。

进一步地，上述技术方案，所述过渡金属盐与溶剂的用量可以不做特别限定，只要能实现原料的均匀分散即可；较优选地，所述过渡金属盐与溶剂的用量比为(0.5-3)mmol：(10-80)mL。