镍铁碳纳米纤维催化剂、制备、应用及其测试方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种负载镍铁的碳纳米纤维催化剂、制备、应用及其测试方法和系统，制备包括：将镍源和铁源溶于有机溶剂中得到第一中间产物；将聚丙烯腈添加到第一中间产物中形成第二中间产物；将第二中间产物进行静电纺丝得到聚合物膜；将聚合物膜进行后处理形成负载镍铁的碳纳米纤维催化剂。本发明专利技术通过静电纺丝技术制备负载镍铁碳纳米纤维复合材料，通过静电纺丝设计结合后处理最终得到需要的负载镍铁的碳纳米纤维催化剂，本发明专利技术克服催化剂传统制备方法的复杂工艺，该静电纺制备方法制备的催化剂纤维直径可控、比表面积大、孔隙率高，金属纳米颗粒均匀分布在碳纤维上，呈现出优于商业RuO2的电催化性能。

【技术实现步骤摘要】
镍铁碳纳米纤维催化剂、制备、应用及其测试方法和系统
本专利技术属于纳米纤维材料技术范畴，特别是涉及一种负载镍铁碳纳米纤维催化剂、制备方法、应用及催化剂测试方法和系统。
技术介绍
电解水制氢因其制取方法简易而受到青睐。然而，电化学分解水的两个半反应中，阳极发生的析氧反应(OER)通常需要较大的电位来驱动，导致电分解水成本高、效率低，因此，设计高效的OER催化剂对提高电解水的效率起着关键作用。目前，具有良好的OER催化性能的材料主要是贵金属氧化物，如二氧化钌(RuO2)，二氧化铱(IrO2)等，但是，他们的稀缺状态和差的稳定性限制了大规模的实际应用。因此，开发不含贵金属且高效、工艺简化的水氧化催化剂很迫切。因此，如何提供一种作为阳极发生的析氧反应催化剂及其制备方法，以解决现有技术中的上述问题实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种镍铁碳纳米纤维催化剂、制备、应用及其测试方法和系统，用于解决现有技术中难以制备不含贵金属且高效、工艺简化的水氧化阳极发生析氧反应催化剂等问题。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于静电纺丝的负载镍铁碳纳米纤维催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：/n提供镍源和铁源，并将所述镍源和所述铁源溶于有机溶剂中得到第一中间产物；/n在预设温度下将聚丙烯腈添加到所述第一中间产物中，搅拌形成第二中间产物；/n将所述第二中间产物进行静电纺丝，得到聚合物膜，所述静电纺丝工艺中，正电压介于5-30KV之间，负电压大于0KV且小于等于10KV，静电纺丝的距离介于5-30cm之间；/n对所述聚合物膜进行后处理，形成负载镍铁的碳纳米纤维，得到所述负载镍铁碳纳米纤维催化剂，其中，所述后处理包括对所述聚合物膜进行焙烧处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于静电纺丝的负载镍铁碳纳米纤维催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
提供镍源和铁源，并将所述镍源和所述铁源溶于有机溶剂中得到第一中间产物；
在预设温度下将聚丙烯腈添加到所述第一中间产物中，搅拌形成第二中间产物；
将所述第二中间产物进行静电纺丝，得到聚合物膜，所述静电纺丝工艺中，正电压介于5-30KV之间，负电压大于0KV且小于等于10KV，静电纺丝的距离介于5-30cm之间；
对所述聚合物膜进行后处理，形成负载镍铁的碳纳米纤维，得到所述负载镍铁碳纳米纤维催化剂，其中，所述后处理包括对所述聚合物膜进行焙烧处理。


2.根据权利要求1所述的基于静电纺丝的负载镍铁碳纳米纤维催化剂的制备方法，其特征在于，形成所述第一中间产物的过程中包括以下条件中任一项或多项：
A1)所述镍源选自硫酸镍、六水合硝酸镍、氯化镍和醋酸镍中的至少一种；
A2)所述铁源选自硫酸铁、九水合硝酸铁、氯化铁和磷酸铁中的至少一种；
A3)所述有机溶剂选自四氢呋喃、苯、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的基于静电纺丝的负载镍铁碳纳米纤维催化剂的制备方法，其特征在于，形成所述碳纳米纤维催化剂的原料中各组分的质量百分含量为：所述镍源和所述铁源占1-10％；所述聚丙烯腈占5-20％；其余为所述有机溶剂；其中，所述镍源和所述铁源中，镍铁摩尔比为(1-10)：1。


4.根据权利要求1所述的基于静电纺丝的负载镍铁碳纳米纤维催化剂的制备方法，其特征在于，形成所述第二中间产物的过程中，所述预设温度介于55-65℃之间，且在水浴条件下将所述聚丙烯腈添加到所述第一中间产物中。


5.根据权利要求1所述的基于静电纺丝的负载镍铁碳纳米纤维催化剂的制备方法，其特征在于，进行所述静电纺丝的条件包括：湿度介于15-70％之间；温度介于15-70℃之间。


6.根据权利要求1所述的基于静电纺丝的负载镍铁碳纳米纤维催化剂的制备方法，其特征在于，所述碳纳米纤维催化剂的直径介于1...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾高峰，刘国娟，孙予罕，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31