植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物及其制备方法和应用，属于电解水阳极电极材料制备技术领域。本发明专利技术制备方法包括以下步骤：将过渡金属盐、碱性物质依次溶于溶剂中，混匀后加入预处理好的导电基底，采用水热法或溶剂热法在导电基底表面原位生长过渡金属层状双氢氧化物；再将表面生长有过渡金属层状双氢氧化物的导电基底浸入植酸溶液中，通过溶剂热法制备得到所述植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物。本发明专利技术的制备方法简单易行，反应条件温和。将所制备的植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物作为水氧化反应的电催化剂，在碱性电解质中表现出优异的催化活性和耐久性。久性。久性。

【技术实现步骤摘要】
植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于电解水阳极电极材料制备
，具体涉及一种植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物及其制备方法和应用，特别是作为水氧化电催化剂在电催化分解水中的应用。

技术介绍

[0002]面对日益严重的环境污染和能源危机，开发高效的能源储存和转换系统至关重要，例如电解水装置和金属
‑
空气电池。阳极的水氧化反应(OER)是电解水装置和金属
‑
空气电池中的重要反应，由于反应涉及一个四电子的转移过程，导致水氧化反应具有缓慢的动力学。二氧化铱和二氧化钌对水氧化反应展现出优异的催化活性，但是铱和钌的储量低，价格昂贵，并且在催化过程中不能保持长时间的稳定。因此，开发具有高水氧化活性和耐久性的非贵金属电催化剂成为人们研究的重点课题。
[0003]在各种过渡金属基水氧化电催化剂中，过渡金属层状双氢氧化物(LDHs)因其丰富的储量、独特的二维层状结构和密集分布的活性位点而受到广泛关注。然而由于其导电性较差并且在大电流密度下无法保持其活性和稳定性，制约了其大规模的工业化生产和商业化。
[0004]基于上述理由，特提出本申请。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是克服现有过渡金属层状双氢氧化物在活性和稳定性上的不足，本专利技术的目的在于提供一种植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物及其制备方法和应用。本专利技术制备方法简单可控，经济环保，并且将本专利技术制备的植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物作为水氧化电催化剂用于电催化分解水，其在大电流密度下也能保持优异活性和稳定性。
[0006]为了实现本专利技术的上述其中一个目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：
[0008]将过渡金属盐、碱性物质依次溶于溶剂中，混匀后加入预处理好的导电基底，采用水热法或溶剂热法在导电基底表面原位生长过渡金属层状双氢氧化物；再将表面生长有过渡金属层状双氢氧化物的导电基底浸入植酸溶液中，通过溶剂热法制备得到所述植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物。
[0009]进一步地，上述技术方案，所述导电基底可以为泡沫镍(NF)，泡沫铜，泡沫铁或泡沫铝中的一种或几种，较优选为泡沫镍。
[0010]进一步地，上述技术方案，所述过渡金属盐中过渡金属包括Co、Ni、Fe、Mn、Cr中的一种或几种。
[0011]进一步地，上述技术方案，所述过渡金属盐包括过渡金属硝酸盐、卤化盐、醋酸盐、
乙酸盐、硫酸盐以及磷酸盐中的一种或几种。
[0012]进一步地，上述技术方案，所述碱性物质包括尿素、氢氧化钠、氢氧化钾、六亚甲基四胺、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种。
[0013]进一步地，上述技术方案，所述溶剂包括水、甲醇、乙醇中的一种或几种。
[0014]进一步地，上述技术方案，所述过渡金属盐与碱性物质的摩尔比为1：0.5
‑
10。
[0015]进一步地，上述技术方案，所述过渡金属盐与溶剂的用量可以不做特别限定，只要能实现原料的均匀分散即可；较优选地，所述过渡金属盐与溶剂的用量比为(0.5
‑
3)mmol：(10
‑
80)mL。
[0016]进一步地，上述技术方案，所述过渡金属层状双氢氧化物可以为CoFe
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LDH、CoMn
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LDH、NiCo
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LDH、NiCr
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LDH、NiFe
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LDH、NiMn
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LDH、FeCr
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LDH、NiCoMn
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LDH等中的任一种。
[0017]进一步地，上述技术方案，所述导电基底的预处理过程为：先后将导电基底置于稀盐酸溶液、丙酮和去离子水中分别超声处理一段时间，然后取出，置于真空干燥箱中干燥即可。
[0018]优选地，上述技术方案，所述稀盐酸的浓度为1
‑
5mol/L。
[0019]优选地，上述技术方案，所述超声处理时间优选为5
‑
15min，较优选为10min。
[0020]进一步地，上述技术方案，所述过渡金属层状双氢氧化物的具体制备方法如下：
[0021]将金属盐、碱性物质依次溶于溶剂中，混匀；然后将所得混合溶液和预处理好的导电基底依次转移至高压反应釜中于100
‑
200℃条件下恒温反应6
‑
24h；反应结束后，自然冷却至室温，取出表面被均匀覆盖的导电基底，洗涤，干燥，得到表面生长有过渡金属层状双氢氧化物的导电基底。
[0022]优选地，上述技术方案，上述所述洗涤工艺具体如下：利用去离子水和无水乙醇分别交替冲洗2
‑
5次，较优选为3次。
[0023]优选地，上述技术方案，上述所述干燥工艺具体如下：将洗涤后的产物置于60
‑
80℃烘箱中干燥4
‑
12h。
[0024]具体地，上述技术方案中所述的植酸(Phytic acid，PA)，又名肌醇六磷酸、环己六醇六磷酸，分子式C6H
18
O
24
P6，是从植物种籽中提取的一种有机磷类化合物。
[0025]进一步地，上述技术方案，所述植酸溶液的浓度为0.01
‑
0.2mol/L；其中：所述植酸溶液中采用的溶剂可以为水、甲醇、乙醇中的一种或几种。
[0026]进一步地，上述技术方案，所述植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物的具体制备方法如下：
[0027]将所述表面生长有过渡金属层状双氢氧化物的导电基底浸于植酸溶液中，然后移至高压反应釜中于40
‑
120℃条件下恒温反应3
‑
12h；反应结束后，自然冷却至室温，取出导电基底，洗涤，干燥，得到所述的植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物。
[0028]优选地，上述技术方案，上述所述洗涤工艺具体如下：利用去离子水和无水乙醇分别交替冲洗2
‑
5次，较优选为3次。
[0029]优选地，上述技术方案，上述所述干燥工艺具体如下：将洗涤后的产物置于60
‑
80℃烘箱中干燥4
‑
12h。
[0030]本专利技术的第二个目的在于提供采用上述所述方法制备得到的植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物。
[0031]本专利技术的第三个目的在于提供采用上述所述方法制备得到的植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物作为水氧化电催化剂在电催化分解水中的应用。
[0032]一种水氧化电催化剂，所述催化剂包括采用上述所述方法制备得到的植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物。
[0033]本专利技术的显著优点及有益效果在于：
[0034]1、本专利技术的制备过程简单易行，价格低廉，反应条件温和，制备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物的制备方法，其特征在于：所述方法具体包括如下步骤：将过渡金属盐、碱性物质依次溶于溶剂中，混匀后加入预处理好的导电基底，采用水热法或溶剂热法在导电基底表面原位生长过渡金属层状双氢氧化物；再将表面生长有过渡金属层状双氢氧化物的导电基底浸入植酸溶液中，通过溶剂热法制备得到所述植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物。2.根据权利要求1所述的植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物的制备方法，其特征在于：所述过渡金属盐中过渡金属包括Co、Ni、Fe、Mn、Cr中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物的制备方法，其特征在于：所述碱性物质包括尿素、氢氧化钠、氢氧化钾、六亚甲基四胺、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物的制备方法，其特征在于：所述过渡金属盐与碱性物质的摩尔比为1：0.5
‑
10。5.根据权利要求1所述的植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物的制备方法，其特征在于：所述过渡金属层状双氢氧化物为CoFe
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LDH、CoMn
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LDH、NiCo
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LDH、NiCr
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LDH、NiFe
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LDH、NiMn
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LDH、FeCr
‑
LDH、NiCoMn
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LDH中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡卫卫，周顺发，李静，时佳维，刘朝，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：