[发明专利]等离子体改性FeCo2

说明书

本发明公开了一种等离子体改性FeCosubgt;2/subgt;Ssubgt;4/subgt;/NF纳米线的制备方法及应用，先将镍泡沫依次在盐酸、乙醇和去离子水中超声处理后真空干燥；再将FeSOsubgt;4/subgt;·7Hsubgt;2/subgt;O、Co(NOsubgt;3/subgt;)subgt;2/subgt;·6Hsubgt;2/subgt;O、尿素和NHsubgt;4/subgt;F依次加入水中搅拌均匀，通过水热法合成FeCo前驱体/NF；然后将FeCo前驱体/NF放入反应釜中并加入Nasubgt;2/subgt;S·9Hsubgt;2/subgt;O溶液加热后洗涤烘干；最后经反应釜空气等离子体处理后获得等离子体修饰的PA@FeCosubgt;2/subgt;Ssubgt;4/subgt;/NF。本发明的PA@FeCosubgt;2/subgt;Ssubgt;4/subgt;/NF采用等离子体技术改性催化剂，整齐的纳米片整列在等离子体的轰击下，催化剂表面形成了很多的小孔，扩大了比表面积并最大限度的增强了活性位点，在析氢反应和析氧反应中都表现出优异的电催化活性，是一种优越的双功能电催化剂，本发明为高性能催化剂的设计提供了新的方法。

技术领域

本发明涉及一种等离子体纳米片的制备方法，具体涉及一种等离子体改性FeCo₂S₄/NF纳米片、制备方法及应用。

背景技术

近年来，具有高能量密度、无污染的氢能源成功将其替代了不可再生的传统能源，缓解了长久以来的能源短缺和环境污染问题。电解水是以水为原料，通过施加外加电压产生氢气和氧气的技术，该技术不会产生污染且操作过程可控是当下制氢的不二选择。众所周知，电解水效率受到两个半反应的限制。随着科研工作者的深入探究，催化剂的合理使用有效的改善了这一问题。目前性能十分优异的贵金属催化剂因其昂贵且稀缺难以满足大规模的生产需求，因此开发一种成本低、活性高、耐使用的双功能电解水催化剂尤为重要。

Fe、Co、Ni、Cu、Mo等常见的过渡金属因其廉价易得且催化活性好被广泛应用于电解水中。此外，研究者发现与单一的金属复合材料相比，双金属材料获得了更优的电催化活性且大多数在相同电解质时可以同时加快(HER)和析氧反应(OER)速率，这进一步降低了反应的成本。例如：陈铭等人通过改变双金属之间的摩尔比调控材料的形貌和活性，通过测试发现Co₅Fe₅-C纳米球获得了最优的性能，在HER和OER中都获得了极低的过电位，特别是其作为双功能催化剂也毫不逊色于其他先进催化剂。李年兵等人设计了一种含有Mn、Fe双金属的出色双功能催化剂，在HER和OER中，其具有低的过电位和Tafel斜率，且在长时间下催化活性也没有降低。徐小伟等人成功合成了MOF衍生的双金属基磷化物(NiFeP-MOF)，其具有的三维分层多孔形貌有效加速了催化效率。研究表明，NiFeP-MOF不仅在HER和OER反应具有最佳性能，在整体水裂解过程中其获得了优于RuO₂||Pt/C的活性。材料的结构也决定着电催化效果，与粉末材料相比，在三维基底上直接合成的材料将获得多层次结构从而提高导电率、扩大比表面积、增强稳定性。此外，等离子体技术具有无二次污染，转化率高，反应迅速等特点，被逐渐应用于改性催化剂。不过，目前等离子体技术在材料改性部分的应用较少且大多局限于电解水中的一个半反应。

基于上述讨论，针对现有技术的不足，本发明通过新颖的等离子体改性策略设计了一种经济、高效且稳定的双功能催化剂。

发明内容

针对当前等离子体改性的FeCo₂S₄/NF纳米片催化剂未有研究的问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种等离子体改性FeCo₂S₄/NF纳米片的制备方法，以泡沫镍为基底，采用水热硫化法制备了FeCo₂S₄/NF纳米片阵列，然后采用DBD等离子体在大气环境下对FeCo₂S₄/NF进行改性，获得具有花状纳米片结构PA@FeCo₂S₄/NF的双功能催化剂。