【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种co(oh)2-ni(oh)2/泡沫镍复合电解水析氧催化材料的制备方法及应用。
技术介绍
1、随着能源危机和环境污染的加剧,开发高效、环保的新型能源转换和存储技术至关重要。电解水因原料丰富、产物纯度高、环保、可持续等优点，被认为是一种高效的产氢方法，该反应由阴极析氢反应和阳极析氧反应两部分组成。
2、其中析氧反应是一个复杂的四电子参与反应的过程，需要高过电位，在电解水过程中oer表现出缓慢的反应动力学。贵金属催化剂例如铷、铱、铂基催化剂目前被广泛地认为是高效的oer催化剂，但贵金属催化剂由于高昂的价格使其并不适用于大规模的工业化应用。
3、非贵金属材料在电催化方面的应用越来越广泛，如过渡金属催化剂在电催化方面均表现出良好的性能，其中过渡金属的氧化物或者氢氧化物具有较好的oer催化活性，但纯氧化物较差的导电性又限制了材料的催化性能进一步提高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是要解决现有贵金属基电解水析氧催化材料的成本较高，不含贵金属的oer电催化材料的催化活性有待提高的问题，而提供一种石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的制备方法及其应用。
2、本专利技术石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的制备方法按照以下步骤实现：
3、步骤一、依次使用盐酸、丙酮、无水乙醇、去离子水对泡沫镍(nf)进行超声清洗，干燥后得到清洗后的泡沫镍；
4、步骤二、将氧化石墨烯超声分散在去离子水中，再加入质量分数为30％的h2o2，加
5、步骤三、将六水合氯化镍、九水合硝酸铁、尿素和氟化铵溶解于去离子水中，得到反应液，将清洗后的泡沫镍置于反应液中，在120～150℃的温度下水热反应6～10h，得到负载有fe-ni(oh)2的泡沫镍；
6、步骤四、将负载有fe-ni(oh)2的泡沫镍置于co(oh)2水溶液中，采用三电极体系，以-0.7～-0.9v进行恒电位电沉积，得到co(oh)2-ni(oh)2/泡沫镍；
7、步骤五、将co(oh)2-ni(oh)2/泡沫镍作为工作电极浸入石墨烯量子点溶液中，采用循环伏安法，在0v～1.0v的扫描电位窗口下进行电沉积，经洗涤、干燥后得到石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料；
8、其中步骤三所述的反应液中六水合氯化镍和九水合硝酸铁的摩尔比为(8～15):(1～4)。
9、本专利技术石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的应用是将该石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料作为oer电催化剂应用于电催化分解水反应中。
10、本专利技术在泡沫镍表面制备得到石墨烯量子点负载的co(oh)2-ni(oh)2复合析氧催化材料，以泡沫镍作为基底，通过水热法在基底上负载fe-ni(oh)2，fe离子掺杂改变ni(oh)2局部的电子结构，提高铁镍氢氧化物的导电性降低oer的起始电位，在负载有fe-ni(oh)2的泡沫镍上电沉积co(oh)2，使该复合析氧催化材料同时含有铁钴镍三种过渡金属元素，co(oh)2和ni(oh)2均具有良好的oer活性而导电性相对不足，铁钴镍能相互增强电子转移，促进了活性中心，并使co(oh)2颗粒的分散，最后在复合析氧催化材料上电沉积石墨烯量子点，石墨烯量子点具有高电催化活性和优异的电导率，保证了离子/电子的快速传递，加强电子从金属活性中心向量子点的转移，同时石墨烯量子点的边缘位点又能促进反应动力学，从而提高复合电解水析氧催化材料的oer活性。
11、本专利技术石墨烯基复合电解水析氧催化材料的制备方法包括以下有益效果：
12、1、本专利技术制备得到的石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料应用于电催化分解水析氧反应中，该复合电解水析氧催化材料中不含贵金属元素，成本低廉，合成方法简单，电沉积法提高了复合析氧催化材料的稳定性；
13、2、本专利技术制备得到的石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料中含有铁钴镍三种过渡金属元素，co(oh)2和ni(oh)2都具有较好的oer活性和导电性，其表面电沉积石墨烯量子点，增加了活性位点，进一步提高了电子传输效率；
14、3、本专利技术制备得到的石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料具有优异的电催化水析活性，仅需238mv即可驱动100ma/cm2的电流密度，塔菲尔斜率为85mv/dec，显示出较高的oer电催化性能。
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1.石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的制备方法，其特征在于该石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的制备方法按照以下步骤实现：
2.根据权利要求1所述的石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的制备方法，其特征在于步骤一中每次超声清洗时间为10～20min。
3.根据权利要求1所述的石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的制备方法，其特征在于步骤二中透析处理时间为45～50h。
4.根据权利要求1所述的石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的制备方法，其特征在于步骤二中石墨烯量子点溶液的浓度为0.8～2mg/L。
5.根据权利要求1所述的石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的制备方法，其特征在于步骤三中在120℃的温度下水热反应8h。
6.根据权利要求1所述的石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的制备方法，其特征在于步骤三中控制六水合氯化镍和九水合硝酸铁的摩尔比为(10～12):(2～4)。
7.根据权利要求1所述的石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的制备方法，其特征在于步骤四中Co(OH)2水溶液的浓度为0.6～0.9mol/
8.根据权利要求1所述的石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的制备方法，其特征在于步骤五中采用循环伏安法，以Ag/AgCl作为参比电极，Pt片作为对电极。
9.根据权利要求1所述的石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的制备方法，其特征在于步骤五中在0V～1.0V的扫描电位窗口下进行电沉积，控制扫描速率为20～30mV/s，连续扫描循环50～80圈。
10.如权利要求1制备的石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的应用，其特征在于将该石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料作为OER电催化剂应用于电催化分解水反应中。
...【技术特征摘要】
1.石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的制备方法，其特征在于该石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的制备方法按照以下步骤实现：
2.根据权利要求1所述的石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的制备方法，其特征在于步骤一中每次超声清洗时间为10～20min。
3.根据权利要求1所述的石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的制备方法，其特征在于步骤二中透析处理时间为45～50h。
4.根据权利要求1所述的石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的制备方法，其特征在于步骤二中石墨烯量子点溶液的浓度为0.8～2mg/l。
5.根据权利要求1所述的石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的制备方法，其特征在于步骤三中在120℃的温度下水热反应8h。
6.根据权利要求1所述的石墨烯量子点复合电解水析氧催化材料的制备方法，其特征在于步骤三...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈小霞，郭志伟，胡嘉欣，鲁星，黄泓杰，
申请(专利权)人：延安大学，
类型：发明
国别省市：
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