本發(fā)明涉及一種多元素摻雜鎳鐵羥基氧化物析氧電極的制備方法，屬于電催化領域。

背景技術：

1、可持續(xù)能源技術的發(fā)展可以顯著緩解能源危機和環(huán)境污染。由太陽能和風能驅動的電化學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(oer)動力學緩慢，該過程存在高過電位，這涉及一個復雜的四電子過程。目前，ruo2材料是oer電催化劑的基準。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，被認為是貴金屬基電催化劑的一個有前途的替代品，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)定性對于大規(guī)模電解水制氫至關重要。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的為針對當前技術存在的局限，提供一種多元素摻雜鎳鐵羥基氧化物析氧電極的制備方法。該方法通過多元素摻雜產生高熵效應，從而得到在oer過程中能保持高穩(wěn)定性的多元素摻雜鎳鐵羥基氧化物析氧電極。其中，多元素摻雜(五種)是為了使催化劑產生高熵效應從使鎳鐵羥基氧化物具有高穩(wěn)定性，具體原理為多元素摻雜使得材料整體內能降低，金屬-氧鍵的結合增強，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)明得到的多元素摻雜鎳鐵羥基氧化物在析氧反應過程中具有高活性的同時保持高穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明的技術方案為：

3、一種多元素摻雜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移到反應釜中，在反應釜中加入碳布，密閉后在110～130℃下保溫5～7小時，得到生長在碳布支撐體上的多元素摻雜鎳鐵層狀氫氧化物；

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，以得到的多元素摻雜鎳鐵層狀氫氧化物為工作電極，以hg/hgo為參比電極，以碳棒為對電極；在5～20ma?cm-2的恒電流下電解15～25小時，得到多元素摻雜鎳鐵羥基氧化物；

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摻雜鎳鐵羥基氧化物析氧電極的應用，用于電解水制氫，多元素摻雜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摻雜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。應用本方法合成的多元素摻雜鎳鐵羥基氧化物為具有鋒利邊緣納米片形貌，進行電催化析氧時，其穩(wěn)定性比鎳鐵羥基氧化物電催化劑提高27倍。

技術特征：

1.一種多元素摻雜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.如權利要求1所述的多元素摻雜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.如權利要求1所述方法得到的多元素摻雜鎳鐵羥基氧化物析氧電極的應用，其特征為在電解水制氫中作為工作電極。

技術總結
本發(fā)明為一種多元素摻雜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，得到多元素摻雜鎳鐵層狀氫氧化物；(2)在三電極體系下，以得到的多元素摻雜鎳鐵層狀氫氧化物為工作電極，以Hg/HgO為參比電極，以碳棒為對電極；在5～20mA?cm<supgt;?2</supgt;的恒電流下電解15～25小時，得到多元素摻雜鎳鐵羥基氧化物。本發(fā)明得到的多元素摻雜鎳鐵羥基氧化物具有鋒利邊緣納米片形貌，進行電催化析氧時，其穩(wěn)定性比鎳鐵羥基氧化物電催化劑提高27倍。

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