【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于析氧催化剂，具体涉及一种高效稳定的ni3fe/nf析氧催化剂的制备方法及应用。
技术介绍
1、利用可再生能源进行水分解获得氢能源是满足低碳社会迫切需求的重要和绿色的途径之一。电解水过程主要包括阴极侧析氢反应和阳极侧析氧反应(oer)，其中阳极侧oer的缓慢动力学严重阻碍了整体电解水的过程。迫切需要设计有效的oer催化剂来提高电解水反应动力学。目前，最先进的oer催化剂大多是贵金属基材料，如氧化铱(iro2)和氧化钌(ruo2)。然而，它们的稀缺性和高成本极大地阻碍了它们在电催化水分解中的实际广泛应用。因此，在过去的几十年里，大量低成本且具有类似活性的非贵金属基催化剂被广泛研究，尤其是镍铁基材料。
2、目前，在泡沫镍(nf)上构建纳米结构已被证明是制备高效ni3fe/nf催化剂的有效策略。该方法有利于改善催化剂的比表面积和多孔结构，提高ni3fe/nf边缘活性位点的数量。目前大多数合成方法采用水热生长或高温处理等方法，这些方法不仅耗时耗能且合成的催化剂具有较低的导电性、不稳定性和小表面积，催化效率仍然较低。因此，开发一种成本低廉、高活性和高稳定性的催化剂具有重要行业意义和商业价值，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
3、化学成分可调、制备成本低廉的ni3fe/nf材料具有广阔的应用前景和较高的实用价值。寻找合适的合成方法改善催化剂微观形貌从而暴露出更多活性位点是提高其电化学析氧活性的有效途径。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本专
2、为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、一种高效稳定的ni3fe/nf析氧催化剂的制备方法，将镍源、铁源和硼酸溶解于去离子水中，制得电镀液，将泡沫镍置于电镀液中并采用恒电流沉积技术对泡沫镍进行电镀处理，在泡沫镍上沉积纳米颗粒，干燥，制得。
4、进一步地，电镀液中铁离子与总金属离子的摩尔比为0.2-0.8:1，镍离子与总金属离子的摩尔比为0.2-0.8:1，硼酸与总金属离子的摩尔比为0.2-0.5:1。
5、进一步地，电镀液中铁离子与总金属离子的摩尔比为0.33:1，镍离子与总金属离子的摩尔比为0.66:1，硼酸与总金属离子的摩尔比为0.34:1。
6、进一步地，镍源为六水合氯化镍，铁源为七水合硫酸亚铁。
7、进一步地，电镀液的温度为5-40℃。
8、进一步地，电镀液的温度为20-25℃。
9、进一步地，电镀过程中，恒电流密度为-1～-20ma cm-2，电镀时间为15-20min。
10、进一步地，电镀过程中，恒电流密度为-2～-10ma cm-2，电镀时间为15-30min。
11、进一步地，干燥温度为20-80℃，干燥时间为6-12h。
12、进一步地，泡沫镍在使用前依次采用盐酸、去离子水和乙醇进行清洗、干燥处理。
13、一种高效稳定的ni3fe/nf析氧催化剂，上述的方法制得。
14、一种高效稳定的ni3fe/nf析氧催化剂作为电解水反应催化剂中的应用。
15、本专利技术的反应原理及所产生的有益效果为：
16、1、本专利技术中在电镀液中添加硼酸作为形貌稳定剂，用于缓解ni3fe发生团聚，形成具有纳米尺度的ni3fe颗粒，纳米尺寸结构有利于在催化过程中暴露更多的活性位点并更易于电子的传递，进而提高催化活性。具体的，在电镀过程中，硼酸产生的bo33-与体系中存在的金属离子ni2+和fe2+发生配位，生成ni(bo33-)a(3a-2)-和fe(bo33-)b(3b-2)-，防止fe2+离子发生氧化形成沉淀。同时，硼酸提供的h+有利于形成酸性的电镀环境，促进电镀过程ni2+和fe2+离子的还原反应。正因如此，硼酸的加入可以制备纳米级别的ni3fe，有利于更多的活性位点的产生，从提升催化剂的oer性能。
17、2、本专利技术提供的二元金属纳米颗粒状ni3fe催化材料，制备工艺简单、制备时间短、原料成本低、反应温度低，合成的二元金属纳米颗粒状ni3fe单一无杂相，在高电流密度下仍具有高的oer催化活性和长期工作的稳定性。
18、3、本专利技术提供的二元金属纳米颗粒状ni3fe催化材料作为电解水反应催化剂，合成过程中采用室温环境，合成时间仅需要20分钟即可表现出较低的过电位和大电流密度下长时间工作的良好的稳定性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高效稳定的Ni3Fe/NF析氧催化剂的制备方法，其特征在于，将镍源、铁源和硼酸溶解于去离子水中，制得电镀液，将泡沫镍置于电镀液中并采用恒电流沉积技术对泡沫镍进行电镀处理，在泡沫镍上沉积纳米颗粒，干燥，制得。
2.如权利要求1所述的高效稳定的Ni3Fe/NF析氧催化剂的制备方法，其特征在于，电镀液中铁离子与总金属离子的摩尔比为0.2-0.8:1，镍离子与总金属离子的摩尔比为0.2-0.8:1，硼酸与总金属离子的摩尔比为0.2-0.5:1。
3.如权利要求2所述的高效稳定的Ni3Fe/NF析氧催化剂的制备方法，其特征在于，电镀液中铁离子与总金属离子的摩尔比为0.34:1，镍离子与总金属离子的摩尔比为0.66:1，硼酸与总金属离子的摩尔比为0.34:1。
4.如权利要求1所述的高效稳定的Ni3Fe/NF析氧催化剂的制备方法，其特征在于，镍源为六水合氯化镍，铁源为七水合硫酸亚铁。
5.如权利要求1所述的高效稳定的Ni3Fe/NF析氧催化剂的制备方法，其特征在于，所述电镀液的温度为5-40℃。
6.如权利要求1所述的高效稳
7.如权利要求1所述的高效稳定的Ni3Fe/NF析氧催化剂的制备方法，其特征在于，干燥温度为20-80℃，干燥时间为6-12h。
8.如权利要求1所述的高效稳定的Ni3Fe/NF析氧催化剂的制备方法，其特征在于，泡沫镍在使用前依次采用盐酸、去离子水和乙醇进行清洗、干燥处理。
9.一种高效稳定的Ni3Fe/NF析氧催化剂，其特征在于，采用权利要求1-8中任一项所述的方法制得。
10.权利要求9中所述的高效稳定的Ni3Fe/NF析氧催化剂作为电解水反应催化剂中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高效稳定的ni3fe/nf析氧催化剂的制备方法，其特征在于，将镍源、铁源和硼酸溶解于去离子水中，制得电镀液，将泡沫镍置于电镀液中并采用恒电流沉积技术对泡沫镍进行电镀处理，在泡沫镍上沉积纳米颗粒，干燥，制得。
2.如权利要求1所述的高效稳定的ni3fe/nf析氧催化剂的制备方法，其特征在于，电镀液中铁离子与总金属离子的摩尔比为0.2-0.8:1，镍离子与总金属离子的摩尔比为0.2-0.8:1，硼酸与总金属离子的摩尔比为0.2-0.5:1。
3.如权利要求2所述的高效稳定的ni3fe/nf析氧催化剂的制备方法，其特征在于，电镀液中铁离子与总金属离子的摩尔比为0.34:1，镍离子与总金属离子的摩尔比为0.66:1，硼酸与总金属离子的摩尔比为0.34:1。
4.如权利要求1所述的高效稳定的ni3fe/nf析氧催化剂的制备方法，其特征在于，镍源为六水合氯化镍，铁源为七水合硫酸亚...
【专利技术属性】
技术研发人员：李高仁，徐慧民，朱鸿睿，帅婷玉，詹麒尼，张志杰，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。