[发明专利]氧化铜掺杂镍铁类水滑石纳米片/石墨烯双功能水分解催化剂的制备方法

摘要

本发明涉及一种氧化铜掺杂的超薄镍铁类水滑石纳米片/石墨烯双功能水分解催化剂的制备方法及其在碱性介质中对析氧反应和析氢反应的电催化应用。本发明以氧化石墨烯为基底，在甲酰胺和水的混合溶液中原位生长氢氧化铜掺杂的超薄镍铁类水滑石纳米片，再通过热处理及化学还原制备氧化铜掺杂的超薄镍铁类水滑石纳米片/石墨烯复合物催化剂，该方法避免了类水滑石的剥离及氧化铜后掺杂等步骤，抑制了石墨烯、氧化铜和类水滑石纳米片的聚集，增加了活性位点，提高了导电性，所得催化剂降低了传质阻力，加快了电子传递速率，提高了其碱性条件下析氧和析氢的催化性能，为开发新型双功能水分解催化剂提供了重要方法。

主权项

1.一种氧化铜掺杂的超薄镍铁类水滑石纳米片/石墨烯双功能水分解催化剂的制备方法，其特征在于在含有氧化石墨烯的甲酰胺‑水混合溶液中经共沉淀法制得，包括以下具体步骤：取一定量的氧化石墨烯GO超声分散于100mL甲酰胺和水的混合溶剂中，使其浓度为0.3mg/mL，按一定摩尔比加入九水合硝酸铁、六水合硝酸镍和六水合硝酸铜，使镍铁总金属离子浓度0.03mol/L，铜金属离子摩尔浓度为镍铁金属离子总摩尔浓度的1～5％，搅拌1h使金属盐完全溶解，在剧烈搅拌的条件下，用浓度为0.7mol/L的含甲酰胺的氢氧化钠水溶液缓慢滴定至反应液的pH值为8.5～9.5，向该混合液加入100μL 80％的水合肼，逐渐加热至100℃反应2h，冷却后反应液离心分离后，沉淀分别用去离子水和乙醇洗涤3次，干燥后得氧化铜掺杂的超薄镍铁类水滑石纳米片/石墨烯复合物，记为CuO‑NiFe‑LDHNS/rGO；其中九水合硝酸铁、六水合硝酸镍的摩尔比为1:2；甲酰胺和水的混合溶剂或溶液中甲酰胺的体积百分比为40～100％；所得CuO‑NiFe‑LDHNS/rGO复合催化剂中LDHNS的大小为20～50nm，厚度小于3nm；CuO的粒径大小为3～15nm，均匀掺杂于LHDNS基体中。