本發(fā)明涉及一種多元素?fù)诫s鎳鐵羥基氧化物析氧電極的制備方法，屬于電催化領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、可持續(xù)能源技術(shù)的發(fā)展可以顯著緩解能源危機(jī)和環(huán)境污染。由太陽能和風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的電化學(xué)水分解是一種有前景的獲取氫的可再生能源，可以替代傳統(tǒng)的化石燃料。然而，由于陽極析氧反應(yīng)(oer)動(dòng)力學(xué)緩慢，該過程存在高過電位，這涉及一個(gè)復(fù)雜的四電子過程。目前，ruo2材料是oer電催化劑的基準(zhǔn)。然而，這些元素的高成本和稀缺性極大地阻礙了它們的工業(yè)規(guī)模利用。因此，尋找高活性、穩(wěn)定的且具有成本效益的oer電催化劑是至關(guān)重要的。

2、鎳鐵羥基氧化物在堿性環(huán)境中表現(xiàn)出較高的oer催化活性，被認(rèn)為是貴金屬基電催化劑的一個(gè)有前途的替代品，是用于oer活性最好的非貴金屬催化劑。但是由于在oer過程中，由于fe-o鍵較弱，活性fe容易浸出，導(dǎo)致鎳鐵羥基氧化物的活性迅速下降，穩(wěn)定性很差，這影響了工業(yè)化大規(guī)模制氫的發(fā)展。因此，對(duì)鎳鐵羥基氧化物改性，在保證活性的前提下提高穩(wěn)定性對(duì)于大規(guī)模電解水制氫至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的為針對(duì)當(dāng)前技術(shù)存在的局限，提供一種多元素?fù)诫s鎳鐵羥基氧化物析氧電極的制備方法。該方法通過多元素?fù)诫s產(chǎn)生高熵效應(yīng)，從而得到在oer過程中能保持高穩(wěn)定性的多元素?fù)诫s鎳鐵羥基氧化物析氧電極。其中，多元素?fù)诫s(五種)是為了使催化劑產(chǎn)生高熵效應(yīng)從使鎳鐵羥基氧化物具有高穩(wěn)定性，具體原理為多元素?fù)诫s使得材料整體內(nèi)能降低，金屬-氧鍵的結(jié)合增強(qiáng)，從而使得活性鎳和鐵原子不易脫出，從而保持材料在催化過程中的穩(wěn)定性。本發(fā)明得到的多元素?fù)诫s鎳鐵羥基氧化物在析氧反應(yīng)過程中具有高活性的同時(shí)保持高穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、一種多元素?fù)诫s鎳鐵羥基氧化物析氧電極的制備方法，該方法包括以下步驟：

4、(1)將硝酸鐵、硝酸鎳、混合物a、氟化銨和尿素溶解到去離子水中，溶解后將上述溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，在反應(yīng)釜中加入碳布，密閉后在110～130℃下保溫5～7小時(shí)，得到生長(zhǎng)在碳布支撐體上的多元素?fù)诫s鎳鐵層狀氫氧化物；

5、其中，混合物a為金屬鹽，為氯化釩、硝酸鉻、硝酸錳、硝酸鈷、氯化鈮、硝酸銅、硝酸鋅中的任意五種；每30～50ml去離子水加入0.25mmol硝酸鐵、1.9mmol硝酸鎳，0.1mmol混合物a，4mmol氟化銨，10mmol尿素和2～5cm?2的碳布；混合物a中每種金屬鹽均為0.02mmol；

6、(2)在三電極體系下，以得到的多元素?fù)诫s鎳鐵層狀氫氧化物為工作電極，以hg/hgo為參比電極，以碳棒為對(duì)電極；在5～20ma?cm-2的恒電流下電解15～25小時(shí)，得到多元素?fù)诫s鎳鐵羥基氧化物；

7、其中，電解液為0.5～2m的koh；所述的多元素為釩、鉻、錳、鈷、鈮、銅、鋅中的任意五種；

8、所述方法得到的多元素?fù)诫s鎳鐵羥基氧化物析氧電極的應(yīng)用，用于電解水制氫，多元素?fù)诫s鎳鐵羥基氧化物析氧電極作為工作電極。

9、所述的硝酸鐵純度≥99％，硝酸鎳純度≥99％，金屬鹽純度≥99％，氟化銨純度≥99％，尿素純度≥99％。

10、本發(fā)明的有益效果：

11、本方法制備得到的多元素?fù)诫s鎳鐵羥基氧化物比鎳鐵羥基氧化物催化劑具有更高的效益。應(yīng)用本方法合成的多元素?fù)诫s鎳鐵羥基氧化物為具有鋒利邊緣納米片形貌，進(jìn)行電催化析氧時(shí)，其穩(wěn)定性比鎳鐵羥基氧化物電催化劑提高27倍。

技術(shù)特征：

1.一種多元素?fù)诫s鎳鐵羥基氧化物析氧電極的制備方法，其特征為該方法包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的多元素?fù)诫s鎳鐵羥基氧化物析氧電極的制備方法，其特征為所述的硝酸鐵純度≥99％，硝酸鎳純度≥99％，金屬鹽純度≥99％，氟化銨純度≥99％，尿素純度≥99％。

3.如權(quán)利要求1所述方法得到的多元素?fù)诫s鎳鐵羥基氧化物析氧電極的應(yīng)用，其特征為在電解水制氫中作為工作電極。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明為一種多元素?fù)诫s鎳鐵羥基氧化物析氧電極的制備方法。該方法包括以下步驟：(1)將硝酸鐵、硝酸鎳、金屬鹽、氟化銨和尿素溶解到去離子水中，密閉后反應(yīng)，得到多元素?fù)诫s鎳鐵層狀氫氧化物；(2)在三電極體系下，以得到的多元素?fù)诫s鎳鐵層狀氫氧化物為工作電極，以Hg/HgO為參比電極，以碳棒為對(duì)電極；在5～20mA?cm<supgt;?2</supgt;的恒電流下電解15～25小時(shí)，得到多元素?fù)诫s鎳鐵羥基氧化物。本發(fā)明得到的多元素?fù)诫s鎳鐵羥基氧化物具有鋒利邊緣納米片形貌，進(jìn)行電催化析氧時(shí)，其穩(wěn)定性比鎳鐵羥基氧化物電催化劑提高27倍。

技術(shù)研發(fā)人員：劉輝,王芳卿,李英,梁李敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19