[发明专利]一种制备阴离子调控多元氢氧化物的方法

说明书

本发明涉及一种制备阴离子调控多元氢氧化物的方法，属于材料科学与工程技术和化学领域。本发明方法所用到的氢氧化物包括Fe(OH)₃、Co(OH)₂、Ni(OH)₂以及三种氢氧化物的复合物，用于调控氢氧化物性能的阴离子包括F^‑、Cl^‑、Br^‑、I^‑等。通过配制不同比例金属离子的电解液，采用电化学的方法使溶液中产生大量氢氧根离子，与溶液中的金属离子结合，沉积在电极表面，同时电解液中的调控离子与氢氧化物结合得到阴离子调控的多元氢氧化物。本发明具有制备工艺简单、速度快、效率高、应用范围广等优点。

技术领域

本发明涉及阴离子调控多元氢氧化物的方法，属于材料科学与工程技术和化学领域。

背景技术

层状多元金属氢氧化物，由于其在结构特性、微观形貌以及表面性质等方面表现出卓著的性能，己经成为当前颇具潜力与开发价值的新型多功能材料之一。利用其层板金属离子同晶取代性，可以引入多元过渡金属(如Ni、Co、Fe等)，可制备合成一系列具有电化学特性的水滑石材料。多元金属氢氧化物电化学性质稳定且制备方法简单易得，再经过阴离子调控后改变其表面结构和电子能带，具有优异的物理化学性质。

与此同时，能源问题日益受到关注，通过电解水制氢是一种无碳环保的能源利用方式，由于电解水动力学过程与电化学电势调控的氢原子与催化剂表面之间的结合能力密切相关，往往需要利用Pt、Ir等贵金属催化剂来加速，很大程度上限制了这种可再生氢能源生产方式的大规模普及。

多元金属氢氧化物在形成过程中会发生金属-金属键的重排以及金属与非金属原子之间的电子转移，从而导致金属的d带收缩以及进一步增强的费米能级附近的态密度(DOS)。F^-、Cl^-等阴离子的调控作用，会导致晶格常数的变化以及增强的d电子密度，表现出更加优异的催化活性。

由此可见，阴离子调控的多元过渡金属氢氧化物在电化学领域以及促进清洁能源的发展能够发挥强大的作用，应用前景广阔。

目前，多元金属氢氧化物的制备方法中，电沉积方法是效率最高，产品质量最好的方法之一，应用技术成熟，但添加阴离子调控则需要后续的复杂步骤。本发明中的方法，在电沉积技术的基础上，控制F^-、Cl^-等调控阴离子的含量，能够做到在同一工序中完成氢氧化物的沉积和调控，大大缩短工艺流程，提高上产效率。本发明的方法得到的产品尺寸均匀，方便收集，产物成分控制灵活，有利于阴离子调控的多元金属氢氧化物在电化学及其他领域的进一步应用。

综上所述，本发明所提出的阴离子调控多元金属氢氧化物制备方法，具有工艺流程短、生产效率高、产品质量稳定、原料利用率高、成分控制灵活等优势，能够有效促进阴离子调控多元金属氢氧化物的生产和应用。

发明内容

1、本发明的目标

本发明的目的是提出一种制备阴离子调控多元氢氧化物的方法，得到厚度均匀、掺杂有不同阴离子的多元氢氧化物。通过更加简单的工艺流程，实现不同阴离子对片层状氢氧化物的调控，显示出更加优越的催化性能。

2、本技术的发明要点

本发明要点如下：

(1)将250g/m²～300g/m²、厚度0.2mm～1mm的泡沫镍材料剪成约6cm²的矩形，依次在丙酮和乙醇中超声洗涤30min并置于鼓风干燥箱中，设置温度40℃烘干，作为电沉积载体备用。