[发明专利]以LDH为模板制备层状金属有机框架材料纳米阵列水氧化电催化剂

摘要

本发明公开了一种原位生长于泡沫镍上具有高度规则排列的三维层状结构Fe掺杂Ni‑MOF纳米阵列(Fe0.1‑Ni‑MOF/NF)的制备方法。以泡沫镍为导电基底，先采用水热法生长NiFe‑LDH纳米阵列(NiFe‑LDH/NF)，再以对苯二甲酸为有机配体，采用溶剂热法将NiFe‑LDH/NF前驱模板转化为Fe0.1‑Ni‑MOF/NF，并将其用作水氧化反应电催化剂，在1M KOH电解质中表现出优异的催化活性(η100mAcm‑2＝263mV)，大幅优于未掺杂的Ni‑MOF/NF材料(η100mAcm‑2＝298mV)。本发明充分利用了掺杂引入杂质能级调控电子构型和诱发金属间协同效应，以及高度规则排列的层状结构纳米阵列降低系列电阻、暴露更多活性位点和促进电解质和析出气体的扩散，构建了一种电催化活性高、循环稳定性能和耐久性能好、成本低的新型换能材料。

主权项

1.原位生长于泡沫镍（NF）上具有高度规则排列的三维层状结构Fe掺杂Ni‑MOF纳米阵列（Fe_0.1‑Ni‑MOF/NF）的制备方法，其特征在于，以六水合硝酸镍为镍源、九水合硝酸铁为铁源，铁镍元素的摩尔比为1:10，氟化铵作为氟源并和尿素共同调控前驱体溶液的pH值，氟化铵和尿素的摩尔比为5:2，采用水热法合成NiFe‑LDH/NF，再以六水合硝酸镍和九水合硝酸铁为辅助络合剂，对苯二甲酸为有机配体，氮,氮二甲基甲酰胺(DMF)为有机溶剂，无水乙醇和去离子水分别作为弱配位体溶剂和强配位体溶剂调控金属中心和有机配体的配位形式，无水乙醇和去离子水的摩尔比为1:1，采用溶剂热法将NiFe‑LDH/NF前驱模板转化为Fe_0.1‑Ni‑MOF层状金属有机框架材料纳米阵列水氧化电催化剂。