[发明专利]一种镍钴硫化物@双金属氢氧化镍铁核壳异质结构纳米管阵列材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种镍钴硫化物@双金属氢氧化镍铁核壳异质结构纳米管阵列材料及其制备方法和应用。以镍钴硫化物纳米管为骨架，在其外部包覆双金属氢氧化镍铁纳米薄膜材料而形成。所述镍钴硫化物@双金属氢氧化镍铁核壳异质结构纳米管阵列材料生长在泡沫镍上，可直接作为电解水的电极材料，不仅实现了长的稳定性，而且具有大的比表面积，从而提供更大的活性面积，从而实现快速高效电解水。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种镍钴硫化物@双金属氢氧化镍铁核壳异质结构纳米管阵列材料及其制备方法和应用。

背景技术

不断增长的全球能源需求，加上化石燃料的枯竭和相关的负面环境影响，正在促使人们追求和利用并深入研究各种高效率、可持续、低成本的能源转换和存储技术。光/电驱动水分解生产氢、氧气燃料被认为是实现太阳能/电能转化为化学能的最有前景的策略之一，从而克服太阳光的间歇性，实现太阳能的储存。所产生的氢被广泛认为是可持续的和充足的能量载体，由于存储释放时的高能量密度和无碳排放，所以能够解决当前的能源能量问题。

但是传统的电解水的催化剂的催化活性较低，且大多数只有单功能的催化作用。

发明内容

本发明提供了一种镍钴硫化物@双金属氢氧化镍铁核壳异质结构纳米管阵列材料及其制备方法和应用。以镍钴硫化物纳米管为骨架，在其外部包覆双金属氢氧化镍铁纳米薄膜材料而形成，其具有较大的活性面积，和较好的电催化活性。

本发明采取的技术方案为：

一种镍钴硫化物@双金属氢氧化镍铁核壳异质结构纳米管阵列材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：清洗泡沫镍；

S2：将镍盐、钴盐和尿素溶解于二次蒸馏水中并倒入反应釜，加入泡沫镍，于120℃水热反应6h，取出反应釜自然冷却至室温，产物经清洗干燥得到负载在泡沫镍上的钴酸镍前驱体；

S3：将钴酸镍前驱体浸泡入硫离子水溶液，于160℃水热反应6小时，冷却后，产物经清洗干燥即可得到负载在泡沫镍上的镍钴硫化物纳米管阵列材料；

S4：将铁盐和钠盐溶解于二次蒸馏水中，并在100℃反应5～10min得到反应液；然后将步骤S3制备得到的负载在泡沫镍上的镍钴硫化物纳米管阵列材料浸泡在反应液中，并在100℃反应5～15s；取出后洗涤、干燥，即可得到所述镍钴硫化物@双金属氢氧化镍铁核壳异质结构纳米管阵列材料。

所述步骤S1中的清洗方法为：将表面有杂质的泡沫镍依次放入稀盐酸、乙醇、二次蒸馏水中进行超声清洗，超声清洗时间分别为10-20min。

所述镍盐、钴盐和尿素的摩尔比为1:2:15。

所用镍盐浓度≥0.001mol L^-1，钴盐的浓度≥0.002mol L^-1，尿素的浓度≥0.015mol L^-1，二次蒸馏水的体积≥40mL。

所述镍盐浓度优选为0.025mol L^-1。

所述硫离子浓度为0.03～0.05mol L^-1。

所述镍盐为六水合硝酸镍，所述钴盐为六水合硝酸钴，所述硫离子为九水合硫化钠。

所述铁盐和钠盐的摩尔比为(3～9)：20；所述铁盐的浓度为0.0075～0.0225M；所述蒸馏水的体积≥40mL。

所述铁盐为六水合氯化铁；所述钠盐为硝酸钠。

本发明还提供了一种镍钴硫化物@双金属氢氧化镍铁核壳异质结构纳米管阵列材料，按照上述制备方法制备得到，以镍钴硫化物纳米管为骨架，在其外部包覆双金属氢氧化镍铁纳米薄膜材料而形成。