[发明专利]一种MOFs衍生的镍钴双氢氧化物阵列电催化析氧材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种MOFs衍生的镍钴双氢氧化物阵列电催化析氧材料及其制备方法。将泡沫镍在2‑甲基咪唑中浸泡，然后再添加Co盐，继续浸泡得到Co‑MOFs纳米片原位生长形成的三维阵列前驱体；将三维阵列前驱体浸泡在Ni盐中，静置反应得到。本发明以室温合成的Co‑MOFs阵列为前驱体，通过离子交换策略对MOFs前驱体进行破坏/重组，得到三维自支撑的镍钴双氢氧化物阵列电催化析氧材料，该材料提供更多的活性位点和良好的三维电导率，并加快传质过程；此外，双金属活性位点通过强耦合协同作用进一步提高催化活性；同时，通过原位生长方式使MOFs衍生物与导电基底更紧密接触，减小电子传递阻力。

技术领域

本发明属于电催化技术领域，具体涉及一种MOFs衍生的镍钴双氢氧化物阵列电催化析氧材料及其制备方法。

背景技术

日益加剧的环境和能源问题给现代社会的发展带来了巨大的挑战，电催化分解水作为纳米材料和能源化学领域的研究热点，被认为是解决能源危机和环境污染的最有前景的应对策略。全解水包括析氢(HER)和析氧(OER)两个半反应。相较于HER而言，OER具有更慢的反应动力学特性，是限制全解水催化性能的决定因素。因此，设计和开发高效、低成本的析氧催化剂对于对电化学水分解的实际应用至关重要。

金属有机框架(MOFs)是一类新兴的多孔晶体材料，具有比表面积高、孔径均一、结构可调等优点，在电催化领域引起了研究人员的广泛兴趣。然而，MOFs材料存在着稳定性不高、导电性差、微孔结构不利于传质、催化位点活性偏低等不足，严重制约了其在电催化领域的进一步应用。因此，近几年除了研究制备各种不同MOFs材料外，研究者们主要从MOFs衍生材料的组成和结构方面出发，以MOFs作为前驱体，制备出多种组成、形貌、结构可调的MOFs衍生材料，如金属氧化物、金属硫化物、金属磷化物、金属氢氧化物以及中空结构、核壳结构等。

理论上，MOFs衍生材料既能够保持MOFs材料结构多样性和多孔性的特点，又能有效提高其导电性和稳定性，可以改善MOFs材料的电催化性能。然而，目前主要使用煅烧、水热或液相剥离等手段来破坏MOFs得到纳米多晶材料。因此，在制备方法上尚有一些困难需要克服。

发明内容

本发明的一个目的在于为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，提供一种MOFs衍生的镍钴双氢氧化物阵列电催化析氧材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明可以通过以下技术方案得以实现：

一种MOFs衍生的镍钴双氢氧化物阵列电催化析氧材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)、Co-MOFs纳米片原位生长形成的三维阵列前驱体的制备

将干净的泡沫镍在2-甲基咪唑溶液中浸泡6～12h，待2-甲基咪唑均匀吸附在泡沫镍表面后，然后再往上述溶液中添加一定量Co盐水溶液，继续浸泡3～6h，洗涤、干燥，得到紫色的Co-MOFs纳米片原位生长形成的三维阵列前驱体；

作为优选，2-甲基咪唑与Co盐的摩尔比为8：0.5～2；

作为优选，Co盐采用Co(NO₃)₂；

作为优选，2-甲基咪唑水溶液的浓度为0.008～0.04mol·L^-1；Co盐水溶液的浓度为0.001～0.005mol·L^-1；

步骤(2)、镍钴双氢氧化物阵列电催化析氧材料的制备

室温下，将步骤(1)三维阵列前驱体浸泡在Ni盐乙醇溶液中，静置反应0.5～5h，得到由MOFs衍生的镍钴双氢氧化物阵列电催化材料；其中Ni盐中Ni元素与Co盐中Co元素的摩尔比为(1～5)：(1～2)。

作为优选，Ni盐采用Ni(NO₃)₂；