【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电解水催化剂制备，具体涉及一种阴离子插层r-ru@nife-ldh催化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
1、随着社会经济的发展，资源枯竭、大气污染和水污染问题愈发严重。在众多能源中，氢能是一种极具前途的“二次能源”，也被人们视为理想的“绿色能源”。电解水技术凭借着环境友好和产氢纯净等优势成为绿氢的重要生产方式之一。
2、相对于海水资源，可供人们使用的淡水资源相当有限。因此，在电解水技术中使用世界水资源占比最多的海水作为电解质具有重要的意义。但是，由于海水中存在着大量的氯离子，会严重腐蚀催化剂，导致催化剂失活和稳定性的下降，所以制备具有优异抗氯性能和催化活性的电解海水催化剂引起了人们的特别关注。
3、目前，电解海水催化剂大体上可分为贵金属基催化剂(如pt、ir等)和非贵金属基催化剂(如过渡金属等)。贵金属基催化剂的活性较高，但是成本较高。非贵金属催化剂的价格占据显著优势，但是活性较差。在众多非贵金属材料中，nife-ldh(nife双金属氢氧化物)因其对oer展现出较高的催化活性而备受学术界的关注。然而，在海水电解质环境中，氯离子的存在会对其造成侵蚀，降低其稳定性和催化活性。而通过不同阴离子插入到nife-ldh的层间，利用电荷排斥效应来阻止海水中的氯离子扩散到催化剂的表面是解决催化剂被腐蚀的有效途径之一。此外，还可以通过调控nife-ldh的层间形变从而导致ldh主层的氧原子脱离形成氧空位，进一步导致电子效应，提升催化活性。
4、专利cn117987846a公开了一种nim-ld
5、因此，有必要提供一种改进的阴离子插层r-ru@nife-ldh/if，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种阴离子插层r-ru@nife-ldh/if催化剂的制备方法及其应用，以提高催化剂的活性、抗氯性能以及稳定性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种阴离子插层r-ru@nife-ldh/if催化剂的制备方法，包括以下步骤：
3、s1、将清洗干净的泡沫铁放入镍盐的碱性水溶液中，进行水热反应，得到生长在泡沫铁上的阴离子插层的nife-ldh前驱体；
4、s2、将阴离子插层的nife-ldh前驱体放入氯化钌溶液中再次进行水热反应，然后取出干燥后对钌氧化物进行还原处理，得到生长在泡沫铁上的阴离子插层的载钌nife-ldh催化剂。
5、进一步的，步骤s1中，所述镍盐为六水合氯化镍与对苯二甲酸组成的混合物六水合硫酸镍、六水合硝酸镍、六水合氯化镍、乙酰丙酮镍中的一种或多种；
6、和/或，所述碱性水溶液的碱性通过尿素、六亚甲基四胺、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种进行调控，优选采用尿素。
7、进一步的，所述镍盐和尿素的用量比为1～3mmol：5mmol；所述对苯二甲酸和六水合氯化镍用量比为0.1～0.3mmol：2mmol，优选0.2mmol：2mmol。优选地，镍盐的碱性水溶液中，镍盐、尿素与去离子水的用量比为1～3mmol：5mmol：20ml；进一步优选地，镍盐、尿素与去离子水的用量比为2mmol：5mmol：20ml。
8、进一步的，步骤s1和s2中，所述水热反应的温度为100～150℃，反应时间为10～15h。进一步优选地，所述水热反应温度为120℃，反应时间为12h。
9、进一步的，步骤s2中，所述氯化钌溶液的浓度为10～14mmol/l，优选为12mmol/l，所述镍盐和氯化钌的用量比为1～3mmol：0.2～0.28mmol。在本专利技术体系下，钌的掺杂量对催化剂的性能也具有较较大影响，通过优化其用量，能够得到催化性能更优的催化剂。而且，通过氯化钌盐溶液有助于泡沫铁二次腐蚀产生铁离子，促进ldh结构的完善。
10、进一步的，步骤s2中，所述还原处理是在ar和h2的混合气氛下进行热还原；
11、所述ar与h2的体积比为1：(8～12)，流速为80～120ml/min；所述热还原是从室温以8～10℃/min的升温速率至90～110℃下热处理1～3h。
12、优选地，ar与h2的体积比为1：10，流速为100ml/min；所述热还原为从室温以10℃/min的升温速率至100℃下热处理2h。
13、进一步的，步骤s1中，所述泡沫铁依次用无水乙醇、2～4mol/l盐酸(优选3mol/l)、去离子水进行超声洗涤5～15min，优选10min。
14、第二方面，本专利技术提供一种以上任一项所述的制备方法得到的阴离子插层的r-ru@nife-ldh/if催化剂。
15、第三方面，本专利技术还提供一种阴离子插层的r-ru@nife-ldh/if催化剂的应用，所述阴离子插层的r-ru@nife-ldh/if催化剂用于电解水制氢或制氧。
16、进一步的，所述水为海水或模拟海水，所述模拟海水中包含1mol/l的koh和0.5mol/l的nacl。
17、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
18、1、本专利技术使用成本低廉的泡沫铁作为基底材料，一方面因自身的3d刚性网状结构，能够提供更大的表面积承载更多的活性位点，增加了催化剂的稳定性；另一方面，它能够有效地提高催化剂的导电性，加速电子向活性位点转移；此外，还可以作为此催化剂中铁离子的直接来源，无需再向体系中添加铁盐，促进双金属氢氧化物的原位构筑，且能够很好地调控双金属ldh中镍和铁的含量，制备方法更方便简洁，所制备的催化剂结晶程度高，活性位点增多，电催化性能提高。通过二次水热反应，既能实现钌的掺杂，又能实现nife-ldh结构的进一步完善，因此催化性能进一步提高。
19、2、本专利技术使用两步水热法，能够获得纯度较高、结晶度更好的催化剂。通过在泡沫铁上原位构筑的方法，一方面避免了传统粉末催化剂随着电流密度的增加，催化剂从电极上剥离的问题；另一方面也能有效的解决催化剂活性位点被粘结剂覆盖的问题，提高了催化活性。
20、3、本专利技术通过将阴离子插入到r-ru@nife-ldh/if的层间，利用电荷排斥效应来阻止海水中的氯离子扩散到催化剂的表面，从而低成本的解决氯离子对电极表面的腐蚀。此外，还可以通过调控nife-ldh的层间形变导致ldh主层的氧原子脱离形成氧空位，从而调控电催化性能，使得在较低电位下能够驱动较大的电流密度。
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1.一种阴离子插层r-Ru@NiFe-LDH/IF催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的阴离子插层r-Ru@NiFe-LDH/IF催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述镍盐为六水合氯化镍与对苯二甲酸组成的混合物、六水合硫酸镍、六水合硝酸镍、六水合氯化镍、乙酰丙酮镍中的一种或多种；
3.根据权利要求2所述的阴离子插层r-Ru@NiFe-LDH/IF催化剂的制备方法，其特征在于，所述镍盐和尿素的物质的量之比为(1～3)：5；所述对苯二甲酸和六水合氯化镍的物质的量之比为(0.1～0.3)：2。
4.根据权利要求1所述的阴离子插层r-Ru@NiFe-LDH/IF催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1和S2中，所述水热反应的温度为100～150℃，反应时间为10～15h。
5.根据权利要求1所述的阴离子插层r-Ru@NiFe-LDH/IF催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述氯化钌溶液的浓度为10～14mmol/L，所述镍盐和氯化钌的物质的量之比为1～3：0.2～0.28。
6.根据
7.根据权利要求1所述的阴离子插层r-Ru@NiFe-LDH/IF催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述泡沫铁依次用无水乙醇、2～4mol/L盐酸、去离子水进行超声清洗5～15min。
8.一种权利要求1-7任一项所述的制备方法得到的阴离子插层的r-Ru@NiFe-LDH/IF催化剂。
9.一种权利要求8所述的阴离子插层的r-Ru@NiFe-LDH/IF催化剂的应用，其特征在于，所述阴离子插层的r-Ru@NiFe-LDH/IF催化剂用于电解水制氢或制氧。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述水为海水或模拟海水，所述模拟海水中包含1mol/L的KOH和0.5mol/L的NaCl。
...【技术特征摘要】
1.一种阴离子插层r-ru@nife-ldh/if催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的阴离子插层r-ru@nife-ldh/if催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述镍盐为六水合氯化镍与对苯二甲酸组成的混合物、六水合硫酸镍、六水合硝酸镍、六水合氯化镍、乙酰丙酮镍中的一种或多种；
3.根据权利要求2所述的阴离子插层r-ru@nife-ldh/if催化剂的制备方法，其特征在于，所述镍盐和尿素的物质的量之比为(1～3)：5；所述对苯二甲酸和六水合氯化镍的物质的量之比为(0.1～0.3)：2。
4.根据权利要求1所述的阴离子插层r-ru@nife-ldh/if催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s1和s2中，所述水热反应的温度为100～150℃，反应时间为10～15h。
5.根据权利要求1所述的阴离子插层r-ru@nife-ldh/if催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述氯化钌溶液的浓度为10～14...
【专利技术属性】
技术研发人员：王得丽，刘毅，程锦国，杨竣皓，孔维杰，
申请(专利权)人：江西科星储能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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