[发明专利]CoFe-LDH纳米片包覆CoP纳米线核壳纳米阵列水氧化电催化剂的制备

说明书

本发明公开了一种用CoFe‑LDH纳米片包覆的CoP纳米线核壳结构纳米阵列水氧化电催化剂的制备方法。以六水合硝酸钴为钴源，采用氟化铵为氟源并和尿素共同调控前驱体溶液的pH值，泡沫镍为导电基底，制备Co(OH)F/NF前驱，再经磷化制备磷化钴纳米线阵列CoP Nws/NF，最后以六水合硝酸钴和七水合硫酸亚铁为钴源和铁源，采用电沉积法，以CoP Nws/NF为前驱和模板制备层状CoFe‑LDH纳米片阵列(CoFe‑LDH/CoP Nws)水氧化电催化剂，该催化剂在碱性溶液中，表现出良好的析氧活性（η_{40mA cm–2}=240 mV），大幅优于CoP Nws/NF材料（η_{40 mA cm–2}=320 mV）。

技术领域

本发明涉及电解水材料制备领域，特别涉及一种具有核-壳结构的纳米阵列析氧电催化剂的制备方法。

背景技术

近代以来，由于对传统化石燃料的高度依赖和过度开发，全球环境持续恶化，能源危机日趋严重，人类对绿色可持续能源及相应的能量储存/转换技术、设备的开发需求变得日益迫切（Nature,2001,414, 332–337）。金属–空气电池和电解水具有成效高、生态环保的优点，是目前比较有前景的技术，但皆受制于一个瓶颈——阳极的水氧化半反应（Science, 2010, 328, 342–345, Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1801554）。该半反应包含了一个四电子转移过程，在动力学上发生缓慢，需要高效的水氧化电催化剂（WOCs）来驱动，从而实现在较低的过电位下达到较大的几何电流密度（Science, 2011, 334, 1383–1385）。截至目前，氧化钌和氧化铱等贵金属基电催化剂展现出了最好的水氧化电催化活性，但其低丰度和高昂的价格严重限制了该类材料的大规模商业化应用（J. Phys. Chem. Lett.,2012, 3, 399–404）。因此，开发非贵金属基的水氧化电催化剂实现高效的水氧化电催化反应尤其重要和紧迫。