【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电催化材料，具体涉及一种自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、在应对全球气候变化的大背景下，核心诉求在于彻底革新现有的能源结构，即逐步淘汰煤炭、石油等化石燃料，并大规模推广采用可再生能源，涵盖各类清洁能源、先进储能技术和高效能源转化手段。这一转型任务艰巨且充满挑战。
2、氢能源，特别是氢气(h2)，因其显著的零碳排放特性、较高的能量密度以及在储存运输方面的可能性，以及广阔的应用前景——包括但不限于工业生产、交通出行乃至电力供应等多个领域，已经在全球范围内引发了政策制定者和商业领袖的高度关注和积极行动。
3、然而，现实中一个不可忽视的问题是，当前超过95％的氢气生产仍然高度依赖于诸如天然气重整和煤炭制氢等高能耗且碳排放密集的过程，每年由此产生的二氧化碳排放量高达830百万吨级别。这无疑凸显了研发和实施低碳甚至是无碳的“绿色氢气”生产技术的重要性，比如利用风能、太阳能等可再生能源通过电解水来制取氢气，这样才能真正意义上将氢能源纳入可持续发展的清洁能源矩阵之中。
4、当前，电解水规模化制氢被视为通往工业级低碳氢气生产的可行途径。这个过程的核心是两个耦合的电化学反应：在阴极发生的还原反应生成氢气(her)，而在阳极则进行的是氧化反应释放氧气(oer)。其中，阳极的多电子氧化反应因其缓慢的动力学性质，构成了整个电解水过程中的一大技术瓶颈。
5、在目前的电催化
，二氧化钌(ruo2)和二氧化铱(iro2)被认为是oer最为高效的电催化剂材料
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂及其制备方法和应用。其制备方法是：镍基载体放入含有石墨烯分散体和镍盐、铁盐和沉淀剂的反应液，一步水热法制备出自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂。
2、为了实现本专利技术的上述目的，具体采用以下技术方案：
3、本专利技术第一方面提供一种自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂的制备方法，该方法包括：取镍基载体，使用丙酮、乙醇和去离子水依次超声波清洗后干燥，得到清洗后的镍基载体；在冰水浴条件下，将石墨粉与浓硫酸、磷酸混合反应，随后逐步升温并加入高锰酸钾，持续搅拌至反应完成后得到混合物；将所述混合物转移至冰水中，添加过氧化氢至所述混合物呈金黄色，通过静置分层、酸洗处理及透析，去除杂质，最后经过冻干处理，得到氧化石墨烯；将所述氧化石墨烯加入超纯水中，在室温条件下进行超声与搅拌交替处理，以使氧化石墨烯充分均匀地分散于水中并形成稳定的均质分散液，得到氧化石墨烯超纯水分散液；将六水合镍硝酸盐、九水合铁硝酸盐、尿素以及氟化铵逐一添加至所述氧化石墨烯超纯水分散液中，充分搅拌至各组分均匀混合，得到反应液；将所述清洗后的镍基载体加入所述反应液中，采用一步水热法反应后冷却，取出用去离子水和乙醇溶液多次振荡洗涤，进行干燥处理后，得到所述自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂。
4、进一步的，所述的镍基载体为泡沫镍、镍网或电镀镍镍网的多孔镍材料的一种。
5、进一步的，所述的石墨粉为天然鳞片状，且尺寸在10000目～20000目之间。
6、进一步的，所述反应液中氧化石墨烯的浓度为0.15mg/ml～0.75mg/ml。
7、进一步的，所述反应液中六水合硝酸镍(ni(no3)2·6h2o)和九水合硝酸铁(fe(no3)3·9h2o)的浓度均为0.03mol/l，尿素(co(nh2)2)的浓度为0.20mol/l，氟化铵(nh4f)浓度为0.06mol/l～0.30mol/l。
8、进一步的，所述反应液在一步水热法中的反应温度为120℃，反应时间为8h～14h。
9、本专利技术第二方面提供如上述的自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂的制备方法所制得的自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂。
10、本专利技术第三方面提供如上述的自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂在碱性溶液电解水中作为正极的应用。
11、与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少为：
12、1、本专利技术提供的自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂的制备方法为一步水热法，工艺简单，主盐利用率高，便于应用，容易实现大批量、低成本生产，适应于工业化大规模生产；
13、2、制得的自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂中石墨烯原位组装在镍基网状载体表面，在粗的三维立体导电网络结构上又增加了细的三维立体导电网络，即形成了分级的导电网络，这样的导电网络有利于催化剂高效地发挥作用；
14、3、制得的自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂中镍铁水滑石与石墨烯紧密结合，均匀分布在镍基载体表面，形成兼具高催化活性、大比表面积和丰富孔隙结构的自支撑复合电催化剂，电催化反应的活性高，工作稳定性优秀。
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1.一种自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，所述的镍基载体为泡沫镍、镍网或电镀镍镍网的多孔镍材料的一种。
3.根据权利要求1所述的自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，所述的石墨粉为天然鳞片状，且尺寸在10000目～20000目之间。
4.根据权利要求1所述的自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，所述反应液中氧化石墨烯的浓度为0.15mg/mL～0.75mg/mL。
5.根据权利要求1所述的自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，所述反应液中六水合硝酸镍和九水合硝酸铁的浓度均为0.03mol/L，尿素的浓度为0.20mol/L，氟化铵浓度为0.06mol/L～0.30mol/L。
6.根据权利要求1所述的自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，所述反应液在一步水热法中的反应温度为120℃，反应时间为8h～14h。>
7.如权利要求1至6中任一项所述的自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂的制备方法所制得的自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂。
8.如权利要求7所述的自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂在碱性溶液电解水中作为正极的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，所述的镍基载体为泡沫镍、镍网或电镀镍镍网的多孔镍材料的一种。
3.根据权利要求1所述的自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，所述的石墨粉为天然鳞片状，且尺寸在10000目～20000目之间。
4.根据权利要求1所述的自支撑镍铁水滑石/石墨烯析氧电催化剂的制备方法，其特征在于，所述反应液中氧化石墨烯的浓度为0.15mg/ml～0.75mg/ml。
5.根据权利要求1所述的自支撑镍铁...
【专利技术属性】
技术研发人员：马志鹏，赵欣，陈玲，宋爱玲，邵光杰，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
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