[发明专利]一种纳米棒自组装铁氧化物微米片电催化剂及其合成方法

说明书

本发明公开了一种纳米棒自组装铁氧化物微米片电催化剂及其合成方法，属于电催化剂合成技术领域。其以泡沫铁为铁源，将泡沫铁浸泡在浓度为0.042‑0.125mol/L的尿素水溶液中，水热反应得到所述的纳米棒自组装铁氧化物微米片电催化剂。本申请将泡沫铁作为反应物和浓度为0.042‑0.125mol/L的尿素溶液在特定温度下进行水热反应，在泡沫铁表面生成纳米棒自组装铁氧化物微米片电催化剂，在100mA/cm^‑2的电流密度下，其产氢过电势约为294mV，在100mA/cm^‑2的电流密度下，其产氧过电势约为475mV，电化学活性好。

技术领域

本发明涉及电催化剂合成技术领域，具体涉及一种纳米棒自组装铁氧化物微米片电催化剂及其合成方法。

背景技术

近几年，人们在寻找可再生能源，可再生能源有风能，核能，太阳能和氢能，但是风能和太阳能因为地域的限制，所以不能大范围推广，核能虽然是一种新型能源，但是产生的核废料具有放射性，对环境还是有一定污染，对于氢能，氢气具有燃烧热高，无污染的优点，而且地球上水资源丰富，氢气是一种理想能源，电解水获氢由于效率高、产物纯度高等优点广受关注，电催化制氢通常选用粉末状催化剂，但是由于粉末催化剂堆叠严重，活性位点暴露少，会影响到催化剂的性能，现有技术中通常采用水热法将催化剂附着在支撑电极表面，使得催化剂的暴露活性位点增加，此过程需要单独合成催化剂并且需要将催化剂附着在支撑电极表面，工艺繁琐且制造成本较高，因此我们提出一种纳米棒自组装铁氧化物微米片电催化剂及其合成方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种纳米棒自组装铁氧化物微米片电催化剂及其合成方法。

本发明的目的之一在于提供一种纳米棒自组装铁氧化物微米片电催化剂的合成方法，其以泡沫铁为铁源，将泡沫铁浸泡在尿素水溶液中，水热反应得到所述的纳米棒自组装铁氧化物微米片电催化剂。

较佳地，所述水热反应的时间为12-14小时，温度为120-140℃。

一种纳米棒自组装铁氧化物微米片电催化剂的合成方法，具体包括以下步骤：

S1、对泡沫铁进行除杂预处理；

S2、称取尿素0.063g-0.188g溶于超纯水25ml中，搅拌后得到透明均匀的尿素水溶液；

S3、将预处理后的泡沫铁放入搅拌好的尿素水溶液中进行水热反应；

S4、待反应结束后，将泡沫铁取出并冷却至室温，得产物，将所得产物用乙醇和超纯水交替处理，然后进行真空干燥处理，得到所述的纳米棒自组装铁氧化物微米片电催化剂。

较佳地，步骤S1中对泡沫铁进行除杂预处理步骤包括清洗步骤，所述清洗步骤如下：先用丙酮浸泡超声10-20min，然后用3moL/L的稀盐酸浸泡，再用超纯水和乙醇交替冲洗2-5遍，然后浸泡在去离子水中待用。

较佳地，所述步骤S5中真空干燥处理时间为3-5h，处理温度为20-30℃。

本发明的目的之二在于提供一种纳米棒自组装铁氧化物微米片电催化剂的合成方法合成得到的纳米棒自组装铁氧化物微米片电催化剂。

较佳地，所述纳米棒自组装铁氧化物微米片电催化剂为Fe₃O₄。