[发明专利]一种泡沫镍-镍铁氧化物复合析氧催化剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种泡沫镍‑镍铁氧化物复合析氧催化剂的制备方法，首先提供含有镍盐、亚铁盐和尿素的混合水溶液；所述混合水溶液中，镍盐的浓度为0.2mol/L，亚铁盐的浓度为0.035～0.065mol/L，尿素的浓度为1mol/L；然后将所得到的混合水溶液与泡沫镍进行水热反应，在泡沫镍上生长镍铁氢氧化物，得到复合析氧催化剂前驱体；再将所得到的复合析氧催化剂前驱体进行煅烧，得到泡沫镍‑镍铁氧化物复合析氧催化剂。实施例的结果表明，本发明制备的复合析氧催化剂在催化电解过程中达到10mA/cm²，仅需要260mV的过电压；进行催化反应12h以后，仍保持良好的催化活性，过电压上升幅度仅为2％。

技术领域

本发明属于电催化材料技术领域，尤其涉及一种泡沫镍-镍铁氧化物复合析氧催化剂的制备方法。

背景技术

当前社会日益严峻的能源问题以及环境问题，使人们将目光聚焦在太阳能、风能、潮汐等绿色能源上，而电解水制氢气是储存这些能源的有效手段。其中，析氧半反应是决定电解水效率的控制步骤，因其动力学过程极其缓慢且需要较高的过电势，极大限制了整个电解水过程的效率。为此，对高催化活性、高稳定性、廉价易得的析氧催化剂的研究，是关系到可再生资源利用的核心。贵金属催化剂RuO₂和IrO₂价格较昂贵，限制了其在电解水制氧中的规模使用，而第一过渡金属Fe、Co、Ni等，具有天然的价格优势且储量相对丰富，在电解水领域具有广阔前景。但是过渡金属作为析氧催化剂使用时，受其电子传导率的限制，使得催化活性仍难以满足电解制氢催化剂的需求。

虽然现有技术致力于提高析氧催化剂的活性，以此降低电解催化反应过程所须过电压，常采取对过渡金属氧化物进行掺杂的方法改善析氧催化剂的活性，但是现有技术制备的析氧催化剂的活性仍未得到明显提高；并且催化活性稳定性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种泡沫镍-镍铁氧化物复合析氧催化剂的制备方法，本发明制备的复合析氧催化剂在催化电解过程中活性和稳定性均得到明显提高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种泡沫镍-镍铁氧化物复合析氧催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)提供含有镍盐、亚铁盐和尿素的混合水溶液；所述混合水溶液中，镍盐的浓度为0.2mol/L，亚铁盐的浓度为0.035～0.065mol/L，尿素的浓度为1mol/L；

(2)将所述步骤(1)得到的混合水溶液与泡沫镍进行水热反应，在泡沫镍上生长镍铁氢氧化物，得到复合析氧催化剂前驱体；

(3)将所述步骤(2)得到的复合析氧催化剂前驱体进行煅烧，得到泡沫镍-镍铁氧化物复合析氧催化剂。

优选的，所述步骤(2)中泡沫镍为片状，所述泡沫镍的厚度为1.6mm；所述泡沫镍的大小和混合水溶液的体积比为2cm²：15mL；所述泡沫镍的面密度为350～375g/m²。

优选的，所述步骤(2)中水热反应的温度为90～95℃，时间为30～32h。

优选的，所述步骤(1)中镍盐包括硝酸镍和/或氯化镍，所述亚铁盐为硫酸亚铁铵。

优选的，所述步骤(2)的水热反应前，还包括对所述泡沫镍进行预处理，具体为：将所述泡沫镍依次在盐酸溶液、醇剂和水中进行超声清洗；再对清洗后的泡沫镍进行干燥处理。

优选的，在不同溶剂中的超声清洗时间独立地为15～20min。

优选的，所述步骤(3)中煅烧的温度为300℃，时间为3～6h。

优选的，所述步骤(3)煅烧前，还包括对所述复合析氧催化剂前驱体依次进行醇洗和水洗后，再将所述复合析氧催化剂前驱体在80℃条件下干燥4～6h。