【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种铁掺杂钼酸镍纳米片，特别涉及一种铁掺杂钼酸镍纳米片的制备方法及其作为复合电极在电化学水分解析氧反应中的应用。
技术介绍
1、随着人类社会的快速发展，传统化石能源带来的资源与环境问题愈发严重，发展高效稳定的能源转换和储存系统迫在眉睫。氢能具有较高的能量密度和清洁可再生的优点，存在无限的发展潜力。电化学水分解技术是一种有效的氢气制备方法,主要是通过电能将水分解成氢，其可以分为析氢反应(her)和析氧反应(oer)两个半反应。其中，oer反应涉及四个电子的转移，需要较高的过电位克服能量势垒。目前，最有效的oer催化剂仍是贵金属ruo2和iro2，然而，由于贵金属基材料价格昂贵且存量稀缺，电化学水分解技术的大规模商业化一直受到阻碍。因此，开发高效、经济的oer催化剂至关重要。
2、近年来，过渡金属基催化剂以其丰富的资源和低廉的价格得到了广泛的发展。其中，第八族过渡金属镍基、铁基和钴基材料(如氧化物、氢氧化物、氮化物、硫化物和磷化物)在碱性溶液中表现出优异的oer性能。双金属氧化物nimoo4同时结合了ni原子的高电化学活性和mo原子的高导电性的优点，具有更多的电化学活性位点、更丰富的氧化态和电子结构，与单组分金属氧化物相比具有更高的催化活性。此外，有研究人员发现，与传统的氧化物催化剂相比，水合氧化物在oer过程中可能具有更高的热力学稳定性。但是目前缺少对于nimoo4·xh2o作为oer催化剂的研究，提高电催化剂的本征活性是提高oer活性的重要方法，然而现有的复合电极材料制备工艺复杂，未找到合适的方法有效掺
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种铁掺杂钼酸镍纳米片的制备方法，包括如下步骤：
2、a、通过水热反应在泡沫镍上原位生长nimoo4·xh2o纳米片：
3、先将1-4mmol的namoo4·2h2o溶于10-30ml去离子水中，将1-4mmol的ni(no3)2·6h2o溶于10-30ml乙醇中，待完全溶解后，将水溶液缓慢滴入乙醇溶液中，搅拌至混合均匀；然后将混合溶液转移到反应釜中，并放入预处理过的泡沫镍，在140-180℃的条件下，水热反应4-8h；等到反应釜自然冷却到室温后，将反应后得到的泡沫镍分别用去离子水和乙醇清洗，然后在60-80℃下干燥4-10h，得到原位生长nimoo4·xh2o纳米片的泡沫镍；
4、b、合成fe-dopednimoo4·xh2o纳米片复合材料：
5、将一定量的草酸和硫脲，以及0.1-0.3mmol的fe(no3)3·9h2o，依次溶解于乙醇和去离子水的混合溶液中，然后将混合溶液转移到反应釜中，放入原位生长nimoo4·xh2o纳米片的泡沫镍，在140-160℃的条件下，水热反应14-20h；等到反应釜自然冷却到室温后，将反应后得到的泡沫镍分别用去离子水和乙醇清洗，然后在60-80℃下干燥4-10h，得到fe-dopednimoo4·xh2o纳米片复合材料。
6、进一步的，步骤a中，namoo4·2h2o的水溶液和ni(no3)2·6h2o的乙醇溶液的摩尔体积比优选为1：1。
7、进一步的，步骤a中所述的水热反应温度优选为160℃，时间为6h。
8、进一步的，步骤a中所述的预处理过的泡沫镍为依次用丙酮和盐酸溶液清洗过的泡沫镍。
9、进一步的，步骤b中所述的草酸、硫脲与fe(no3)3·9h2o的重量比优选为1:1:10。
10、进一步的，步骤b中所述的乙醇和去离子水的混合溶液中，乙醇和去离子水的体积比为5：1。
11、进一步的，步骤b中所述的水热反应温度优选为160℃，时间为16h。
12、本专利技术通过上述制备方法得到的fe-dopednimoo4·xh2o纳米片复合材料可用于生产催化点击，可作为催化电极用于电化学水分解析氧反应中。
13、本专利技术的工作原理：
14、本专利技术在催化剂中掺杂合理的金属元素离子，不仅能优化催化剂的吸附能，还能显著提高催化剂的催化活性。由于镍和铁之间的协同作用，引入铁掺杂剂可以进一步提高镍基过渡金属化合物在碱性溶液中的电催化性能，从而达到提高催化活性的目的。本专利技术得到的fe-dopednimoo4·xh2o纳米片复合电极材料具有超薄的纳米片结构，提供了更丰富的活性位点，并且由于镍和铁之间的协同作用改善了其动力学，增强了离子传输，从而提高了本征催化活性。
15、本专利技术的有益效果：
16、本专利技术通过简单有效的两步水热法构建了铁掺杂钼酸镍纳米片复合电极。本专利技术选择硝酸镍作为镍源、钼酸钠作为钼源，通过水热反应制备出超薄钼酸镍纳米；采用硝酸铁作为掺杂剂，在硫脲和草酸的作用下进行二次水热反应，制备出了具有超薄纳米片的fe-dopednimoo4·xh2o复合电极材料。该电极材料表现出优异的oer活性，在100ma cm-2的电流密度下过电势仅有295mv,且tafel斜率低至53.34mv dec-1，同时在50h的计时电位测试下表现出优良的稳定性。该复合电极材料制备工艺简单，且原料丰富，成本低廉，同时此方法可以拓展到其他过渡金属氧化物的掺杂改性，为开发高效、经济的oer催化剂提供了新的指导思路。
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1.一种铁掺杂钼酸镍纳米片的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种铁掺杂钼酸镍纳米片的制备方法，其特征在于：步骤a中，NaMoO4·2H2O的水溶液和Ni(NO3)2·6H2O的乙醇溶液的摩尔体积比为1：1。
3.根据权利要求1所述的一种铁掺杂钼酸镍纳米片的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述的水热反应温度为160℃，时间为6h。
4.根据权利要求1所述的一种铁掺杂钼酸镍纳米片的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述的预处理过的泡沫镍为依次使用丙酮和盐酸溶液清洗过的泡沫镍。
5.根据权利要求1所述的一种铁掺杂钼酸镍纳米片的制备方法，其特征在于：步骤b中，所述的草酸、硫脲与Fe(NO3)3·9H2O的重量比为1:1:10。
6.根据权利要求1所述的一种铁掺杂钼酸镍纳米片的制备方法，其特征在于：步骤b中，所述的乙醇和去离子水的混合溶液中，乙醇和去离子水的体积比为5：1。
7.根据权利要求1所述的一种铁掺杂钼酸镍纳米片的制备方法，其特征在于：步骤b中，所述的水热反应温度为160℃，时间为1
8.一种铁掺杂钼酸镍纳米片，其特征在于：根据权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到Fe-dopedNiMoO4·xH2O纳米片复合材料。
9.根据权利要求8所述的一种铁掺杂钼酸镍纳米片，其特征在于：得到的Fe-dopedNiMoO4·xH2O纳米片复合材料用于制备催化电极。
10.根据权利要求8所述的一种铁掺杂钼酸镍纳米片，其特征在于：得到的Fe-dopedNiMoO4·xH2O纳米片复合材料作为催化电极应用于电化学水分解析氧反应中。
...【技术特征摘要】
1.一种铁掺杂钼酸镍纳米片的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种铁掺杂钼酸镍纳米片的制备方法，其特征在于：步骤a中，namoo4·2h2o的水溶液和ni(no3)2·6h2o的乙醇溶液的摩尔体积比为1：1。
3.根据权利要求1所述的一种铁掺杂钼酸镍纳米片的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述的水热反应温度为160℃，时间为6h。
4.根据权利要求1所述的一种铁掺杂钼酸镍纳米片的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述的预处理过的泡沫镍为依次使用丙酮和盐酸溶液清洗过的泡沫镍。
5.根据权利要求1所述的一种铁掺杂钼酸镍纳米片的制备方法，其特征在于：步骤b中，所述的草酸、硫脲与fe(no3)3·9h2o的重量比为1:1:10。
6.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：安健，孙嘉隆，颜丙龙，刘志慧，郎兴友，朱永福，蒋青，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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