[发明专利]NiFe-LDH@CoSx

说明书

本申请提供了NiFe‑LDH@CoS_x/NF复合材料及其制备方法和应用，其制备方法包括：将铁源和尿素加入去离子水中，搅拌，得到第一反应混合物；将第一反应混合物与泡沫镍(NF)在80‑120℃下水热反应6‑10小时，得到NiFe‑LDH/NF复合材料；将钴源和硫源溶于去离子水中，得到第二反应混合物；将NiFe‑LDH/NF复合材料浸入第二反应混合物中，通过电化学沉积，得到NiFe‑LDH@CoS_x/NF复合材料。通过上述方法制备得到的NiFe‑LDH@CoS_x/NF复合材料同时具有优异的OER和HER性能，可作为双功能催化剂进行全解水。

技术领域

本申请涉及水分解反应催化剂制备技术领域，特别是NiFe-LDH@CoS_x/NF复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着化石燃料的消耗以及引发的环境污染问题，寻找替代能源已成为当今社会面临的严峻挑战。为解决这些问题，可再生能源的利用和存储得到越来越多的关注。电解水产氢和产氧，把电能高效大量地存储在化学键中，在解决电能难以存储难题的同时，也获得了零污染、热值高和可循环使用的氢能，是一种高效的制备洁净、可持续能源的技术。但是，水分解反应的两个半反应(析氢反应(HER)和析氧反应(OER))的发生都需要较大的活化能垒。需要适宜的催化剂来降低这两个半反应的能垒和过电势，使水分解反应顺利进行。

目前，活性最高的HER催化剂是Pt基材料，而活性高的OER催化剂为RuO₂和IrO_x材料，这些贵金属材料因储量少、价格昂贵、易失活等缺点而不能大规模实际应用。并且，绝大多数的HER或OER催化剂都属于单催化剂(即只具备HER催化活性或只具备OER 催化活性)，也限制了其实际应用。因此，开发一种价格低廉、能够在水分解反应中同时具备HER和OER催化活性的催化剂，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

鉴于现有技术的上述问题，本申请的目的在于提供一种NiFe-LDH@CoS_x/NF复合材料及其制备方法，用以解决水分解反应催化剂价格昂贵、只具备HER或OER催化活性的问题。

本申请的第一方面提供了一种NiFe-LDH@CoS_x/NF复合材料的制备方法，其包括如下步骤：

(1)将铁源和尿素加入去离子水中，搅拌，得到第一反应混合物；

其中，所述铁源与所述尿素的摩尔比为1：(3-7)，所述铁源的摩尔数与所述去离子水的体积比例为1：(16-20)mol/L；

(2)将所述第一反应混合物与泡沫镍(NF)在80-120℃下水热反应6-10小时，反应完毕后，用蒸馏水和无水乙醇洗净，干燥，得到NiFe-LDH/NF复合材料；

(3)将钴源和硫源溶于去离子水中，得到第二反应混合物；

其中，所述钴源与所述硫源的摩尔比为1：(90-110)，所述硫源的摩尔数与所述去离子水的体积比例为(0.5-3.5)：1mol/L；

(4)将步骤(2)得到的NiFe-LDH/NF复合材料浸入所述第二反应混合物中，进行电化学沉积，沉积完毕后，将所得产物用去离子水和无水乙醇冲洗，自然干燥，得到NiFe-LDH@CoS_x/NF复合材料。

本申请的第二方面提供了一种如第一方面所述制备方法制得的NiFe-LDH@CoS_x/NF复合材料，其以泡沫镍为基底，通过水热合成法，在所述基底上生长出NiFe-LDH纳米片阵列，再通过电化学沉积法，在NiFe-LDH/NF上原位合成了由无定形CoS_x包覆的NiFe-LDH纳米片阵列。