CN108675360A - 一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片、及其制备方法 - Google Patents

一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片、及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种β‑氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片、及其制备方法,该纳米片物相为β‑氢氧化镍,纳米片的厚度为10‑20纳米,所述的纳米片的直径为50‑150纳米,包括以下步骤:将可溶性镍盐的水溶液和氢氧化钠水溶液混合,水铁矿为活性剂,充分搅拌均匀,得前驱体溶液;将前驱体溶液升温进行水热反应,反应后所得产物即为β‑氢氧化镍纳米片,本发明通过一步水热反应法,制得β‑氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片,无需使用有机溶剂,制作方法简单,可重复性强、产量高、成本低,环保绿色;另外,所得纳米片为β相,通过严格控制镍源、碱源、铁源之间的不同配比,以及反应的温度,从而得到晶形较好,稳定性好、结晶度高,形貌均一、尺寸分布较为均匀的氢氧化镍超薄纳米片。

Description

一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片、及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米材料技术领域,尤其是一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片、及其制备方法。
背景技术
近年来,由于人们对纳米材料的需求不断提高,使纳米材料的研发得到了快速的发展,并且广泛的应用在涂料、传统材料、电子设备、医疗器材等领域。值得一提的是复合纳米材料由于其独特的结构和尺寸,从而在电学、力学、热学、光学和磁学性能方面表现出不同于一般宏观材料,还可能具有原组分不具备的特殊性能和功能。
过渡金属的氢氧化合物是一种重要的矿物材料,它有大量的应用,特别是在催化、电催化反应上。纳米氢氧化镍的粒径小,比表面积大,能够增加与电解质溶液的接触面,减小质子在固相中的扩散距离,可以明显提高镍系电极催化性能。因此,合成出高催化活性的纳米Ni(OH)2电极活性材料已成为国内外研究的热点。
Ni(OH)2具有较多不同的相类型,常见的有,α-氢氧化镍和β-氢氧化镍,而β-氢氧化镍在强碱溶液下的稳定性比α相要高,因而β-氢氧化镍是一种碱性电解液电催化非贵金属性能较好电催化剂,β-氢氧化镍的电催化性能与其微观形貌和尺寸密切相关。
现有技术中,主要采用化学或结构的改性等方法来提高氢氧化镍作为OER电催化剂的相关性能,现有的氢氧化镍的形貌往往是颗粒状或片层厚度较厚的片状,这种结构的氢氧化镍纳米片的比表面积小,因而作为电催化剂具有电化学活性位点暴露不足的缺点,现有技术主要采用加入有机表面活性剂等方法来调控氢氧化镍的形貌和尺寸,从而改善氢氧化镍的形貌和尺寸,但是有机物对环境污染大,而且制备过程较为繁琐,成本较高,
其中,水热合成法是液相制备纳米材料的方法之一,现有技术对水热法合成氢氧化镍纳米片有所报道,如公开号为CN103342396A的中国申请专利公开了一种微波液相合成类石墨烯超薄二维氢氧化镍纳米材料的方法,先将可溶性镍盐和碱试剂分别溶于亲水性试剂中,待充分溶解后按照混合后溶液中二价镍离子和氢氧根离子的摩尔比为1:(1~8)共同加入反应容器中,搅拌,在微波激发加热条件下冷凝回流,自然冷却至室温后离心分离。然后用去
离子水和无水乙醇洗涤数次后放入真空干燥箱干燥后便得到二维氢氧化镍纳米材料。所述方法虽然具有合成温度低、反应时间段的优点,但是该方法需要微波加热和冷凝回流,合成设备较为复杂,而且采用微波加热不均匀、容器容易爆裂,不适于工业化生产。因此,一种工艺简单、条件温和的制备氢氧化镍纳米的方法是研究的重点所在。
专利CN105347406A公开了一种液相合成氢氧化镍超薄纳米片的制备方法,通过将可溶性镍盐溶于水中,制备成镍盐水溶液;将乙醇胺用水稀释,制备成乙醇胺水溶液;将镍盐水溶液和乙醇胺水溶液混合,得到氢氧化镍纳米片母液,静置0.5h即得到超薄氢氧化镍纳米片。Yushan Yan等人用水热合成发制备了β相氢氧化镍纳米片,将硝酸镍溶于丙酮溶液中得到硝酸镍丙酮溶液,将油胺和乙醇溶液混合得到油胺乙醇溶液,把硝酸镍丙酮溶液和油胺乙醇溶液混合,搅拌0.5h,然后用水热反应釜在180℃条件下反应15h后自然冷却到室温,分别用环己烷、去离子水和乙醇洗涤数次,放入干燥箱中,在60℃条件下干燥6h得到氢氧化镍纳米片。然而,这些制备方法都不可避免地使用了有机溶剂,如乙醇胺、油胺和丙酮等,不仅对人体有害,而且会对环境造成污染,而且制备成本高。Mary W.Louie和AlexisT.Bell等人,将镍和铁通过电化学沉积法在金电极上镀一层镍/铁膜来研究镍/铁的电催化析氧活性。这种方法较复杂,而且膜的厚度难以控制。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种形态可控、分散度好的β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片、及其制备方法,该方法简单,不使用有机溶剂、无需高温烧结、成本低、绿色环保。
本发明的技术方案为:一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片,该纳米片物相为β-氢氧化镍,所述纳米片的厚度为10-20纳米,所述的纳米片的直径为50-150纳米。
本发明还提供一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片的制备方法,包括以下步骤:
S1)、将可溶性镍盐与去离子水配置成水溶性镍盐水溶液,然后将水铁矿加入可溶性镍盐水溶液中,搅拌0.5h,使水铁矿充分吸附二价镍离子,其中,水铁矿与可溶性镍盐的摩尔比为1-500:4000;
S2)、然后将氢氧化钠水溶液加入到步骤S1)的混合溶液中,充分搅拌均匀,得前驱体溶液;
S3)、将前驱体溶液升温至110-180℃,进行水热反应6-10h;
S4)、反应后自然冷却至室温,将冷却后的样品进行离心分离,用水和乙醇分别洗涤3次,得到β-氢氧化镍/氧化铁纳米片;
S5)、取一定量的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片粉末,并加入适量的去离子水,异丙醇和粘结剂,然后放到超声仪里超声1h混匀后用移液枪移取适量混合溶液滴到旋转圆盘电极上,待溶液干燥后进行循环伏安法测试。
进一步的,上述技术方案中,步骤S1)中,可将可溶性镍盐的水溶液和氢氧化钠水溶液混合后,再加入水铁矿作为活性剂。
进一步的,上述技术方案中,步骤S1)中,可溶性镍盐为NiSO4·6H2O。
进一步的,上述技术方案中,步骤S1)中,可溶性镍盐与氢氧化钠水溶液的摩尔比为0.01-1:10。
进一步的,上述技术方案中,步骤S1)中,所述可溶性镍盐为硝酸镍、硫酸镍、醋酸镍和氯化镍中的一种或者几种的混合。
进一步的,步骤S3)中,所述β-氢氧化镍/氧化铁纳米片的厚度为10-20nm。
进一步的,步骤S3)中,所述β-氢氧化镍/氧化铁纳米片的尺寸为50-150nm。
进一步的,步骤S5)中,加入的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片粉末的量为2-10mg,去离子水的量为0-1.5mL,异丙醇的量为1.5-0mL,粘结剂为Nafion溶液,用量为15-50μL。
进一步的,步骤S5)中,混结合溶液滴到旋转圆盘电极后,放到真空槽在室温下干燥0.5h。
进一步的,步骤S5)中,循环伏安法测试电压为0-1V,扫速为50mV s-1,旋转圆盘的转速为900-2500rpm,使用的电解液为0.1-1mol/L的氢氧化钠溶液。
本发明的有益效果为:通过一步水热反应法,制得β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片,无需使用有机溶剂,简化了工艺操作,制作方法简单,易操作,可重复性强、易于控制、产量高、成本低,环保绿色;另外,所得纳米片为β相,通过严格控制镍源、碱源、铁源之间的不同配比,以及反应的温度,从而得到晶形较好,稳定性好、结晶度高,形貌均一、尺寸分布较为均匀的氢氧化镍超薄纳米片,在能源存储和转换及环境相关的领域有着广泛的应用前景,特别是在电催化产氧的催化剂方面,应用范围广。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片的扫描电子显微镜图;
图2为本发明实施例1制备β-氢氧化镍/氧化铁纳米片的X射线衍射图谱;
图3为实施例1制备的β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片的循环伏安曲线和不加铁源制备产物的循环伏安曲线对比图;
图4为实施例9制备的产物的扫描电子显微镜图;
图5为实施例9制备的产物的循环伏安曲线和加入水铁矿的循环伏安曲线对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明:
实施例1
一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片的制备方法,包括以下步骤:
S1)、将1.6mmol的可溶性镍盐NiSO4·6H2O溶于20mL的去离子水中配置成水溶性镍盐水溶液,然后将0.0100g的水铁矿加入硫酸镍水溶液中,搅拌0.5h,使水铁矿充分吸附二价镍离子;
S2)、然后将3.2mmol的氢氧化钠溶于20mL的去离子水中配置成氢氧化钠水溶液,然后将氢氧化钠水溶液加入到步骤S1)的混合溶液中,充分搅拌均匀,得到前驱体溶液,并通过氢氧化钠水溶液调节混合溶液的pH值;
S3)、将前驱体溶液升温至180℃,进行水热反应9h;
S4)、反应后自然冷却至室温,将冷却后的样品进行离心分离,用水和乙醇分别洗涤3次,最终得到厚度为15纳米、直径为50-150纳米的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片;
S5)、取5mg的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片粉末,并加入800μL的去离子水,200μL的异丙醇和45μL的Nafion溶液,然后放到超声仪里超声1h混匀后用移液枪移取10μL混合溶液滴到旋转圆盘电极上,放到真空槽在室温下干燥0.5h,将电极与旋转装置安装好,使用0.1MNaOH溶液作为电解液,转速为1600rpm,在电压范围为0-1V进行循环伏安测试。
图1为实施例1制备的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片的扫描电子显微镜图,从图1中可以看出,纳米片为超薄的纳米片状,纳米片的厚度平均为15纳米,直径为50-150纳米。图2为实施例1制备β-氢氧化镍/氧化铁纳米片的X射线衍射图谱,从图2中可以看出,所得产物为β-氢氧化镍/氧化铁,结晶度较高,图3为该循环伏安曲线和不加水铁矿的β-氢氧化镍循环伏安曲线对比图。
实施例2
一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片的制备方法,包括以下步骤:
S1)、将1.6mmol的可溶性镍盐NiSO4·6H2O溶于20mL的去离子水中配置成水溶性镍盐水溶液,然后将0.0100g的水铁矿加入硫酸镍水溶液中,搅拌0.5h,使水铁矿充分吸附二价镍离子;
S2)、然后将1.6mmol的氢氧化钠溶于20mL的去离子水中配置成氢氧化钠水溶液,然后将氢氧化钠水溶液加入到步骤S1)的混合溶液中,充分搅拌10min,得到前驱体溶液,并通过氢氧化钠水溶液调节混合溶液的pH值;
S3)、将前驱体溶液升温至120℃,进行水热反应8h,得到β-氢氧化镍/氧化铁纳米片;
S4)、反应后自然冷却至室温,将冷却后的样品进行离心分离,用水和乙醇分别洗涤3次,得到厚度为18纳米、直径为50-150纳米的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片;
S5)、取5mg的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片粉末,并加入800μL的去离子水,200μL的异丙醇和45μL的Nafion溶液,然后放到超声仪里超声1h混匀后用移液枪移取10μL混合溶液滴到旋转圆盘电极上,放到真空槽在室温下干燥0.5h,将电极与旋转装置安装好,使用0.1MNaOH溶液作为电解液,转速为1600rpm,在电压范围为0-1V进行循环伏安测试。
实施例3
一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片的制备方法,包括以下步骤:
S1)、将1.6mmol的可溶性镍盐NiSO4·6H2O溶于20mL的去离子水中配置成水溶性镍盐水溶液,然后将0.0100g的水铁矿加入硫酸镍水溶液中,搅拌0.5h,使水铁矿充分吸附二价镍离子;
S2)、然后将3.2mmol的氢氧化钠溶于20mL的去离子水中配置成氢氧化钠水溶液,然后将氢氧化钠水溶液加入到步骤S1)的混合溶液中,充分搅拌10min,得到前驱体溶液,并通过氢氧化钠水溶液调节混合溶液的pH值;
S3)、将前驱体溶液升温至120℃,进行水热反应8h,得到β-氢氧化镍/氧化铁纳米片;
S4)、反应后自然冷却至室温,将冷却后的样品进行离心分离,用水和乙醇分别洗涤3次,厚度为19纳米、直径为50-150纳米的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片;
S5)、取5mg的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片粉末,并加入800μL的去离子水,200μL的异丙醇和45μL的Nafion溶液,然后放到超声仪里超声1h混匀后用移液枪移取10μL混合溶液滴到旋转圆盘电极上,放到真空槽在室温下干燥0.5h,将电极与旋转装置安装好,使用0.1MNaOH溶液作为电解液,转速为1600rpm,在电压范围为0-1V进行循环伏安测试。
实施例4
一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片的制备方法,包括以下步骤:
S1)、将1.6mmol的可溶性镍盐NiSO4·6H2O溶于20mL的去离子水中配置成水溶性镍盐水溶液,然后将0.0100g的水铁矿加入硫酸镍水溶液中,搅拌0.5h,使水铁矿充分吸附二价镍离子;
S2)、然后将6.4mmol的氢氧化钠溶于20mL的去离子水中配置成氢氧化钠水溶液,然后将氢氧化钠水溶液加入到步骤S1)的混合溶液中,充分搅拌10min,得到前驱体溶液,并通过氢氧化钠水溶液调节混合溶液的pH值;
S3)、将前驱体溶液升温至180℃,进行水热反应6h,得到β-氢氧化镍/氧化铁纳米片;
S4)、反应后自然冷却至室温,将冷却后的样品进行离心分离,用水和乙醇分别洗涤3次,厚度为20纳米、直径为50-150纳米的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片;
S5)、取5mg的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片粉末,并加入800μL的去离子水,200μL的异丙醇和45μL的Nafion溶液,然后放到超声仪里超声1h混匀后用移液枪移取10μL混合溶液滴到旋转圆盘电极上,放到真空槽在室温下干燥0.5h,将电极与旋转装置安装好,使用0.1MNaOH溶液作为电解液,转速为1600rpm,在电压范围为0-1V进行循环伏安测试。
实施例5
一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片的制备方法,包括以下步骤:
S1)、将1.6mmol的可溶性镍盐NiSO4·6H2O溶于20mL的去离子水中配置成水溶性镍盐水溶液,然后将0.0150g的水铁矿加入硫酸镍水溶液中,搅拌0.5h,使水铁矿充分吸附二价镍离子;
S2)、然后将3.2mmol的氢氧化钠溶于20mL的去离子水中配置成氢氧化钠水溶液,然后将氢氧化钠水溶液加入到步骤S1)的混合溶液中,充分搅拌10min,得到前驱体溶液,并通过氢氧化钠水溶液调节混合溶液的pH值;
S3)、将前驱体溶液升温至180℃,进行水热反应8h,得到β-氢氧化镍/氧化铁纳米片;
S4)、反应后自然冷却至室温,将冷却后的样品进行离心分离,用水和乙醇分别洗涤3次,厚度为12纳米、直径为50-150纳米的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片;
S5)、取5mg的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片粉末,并加入800μL的去离子水,200μL的异丙醇和45μL的Nafion溶液,然后放到超声仪里超声1h混匀后用移液枪移取10μL混合溶液滴到旋转圆盘电极上,放到真空槽在室温下干燥0.5h,将电极与旋转装置安装好,使用0.1MNaOH溶液作为电解液,转速为1600rpm,在电压范围为0-1V进行循环伏安测试。
实施例6
一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片的制备方法,包括以下步骤:
S1)、将1.6mmol的可溶性镍盐NiSO4·6H2O溶于20mL的去离子水中配置成水溶性镍盐水溶液,然后将0.0050g的水铁矿加入硫酸镍水溶液中,搅拌0.5h,使水铁矿充分吸附二价镍离子;
S2)、然后将3.2mmol的氢氧化钠溶于20mL的去离子水中配置成氢氧化钠水溶液,然后将氢氧化钠水溶液加入到步骤S1)的混合溶液中,充分搅拌10min,得到前驱体溶液,并通过氢氧化钠水溶液调节混合溶液的pH值;
S3)、将前驱体溶液升温至180℃,进行水热反应8h,得到β-氢氧化镍/氧化铁纳米片;
S4)、反应后自然冷却至室温,将冷却后的样品进行离心分离,用水和乙醇分别洗涤3次,厚度为20纳米、直径为50-150纳米的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片;
S5)、取5mg的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片粉末,并加入800μL的去离子水,200μL的异丙醇和45μL的Nafion溶液,然后放到超声仪里超声1h混匀后用移液枪移取10μL混合溶液滴到旋转圆盘电极上,放到真空槽在室温下干燥0.5h,将电极与旋转装置安装好,使用0.1MNaOH溶液作为电解液,转速为1600rpm,在电压范围为0-1V进行循环伏安测试。
实施例7
一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片的制备方法,包括以下步骤:
S1)、将1.6mmol的可溶性镍盐NiSO4·6H2O溶于20mL的去离子水中配置成水溶性镍盐水溶液,然后将0.0100g的水铁矿加入硫酸镍水溶液中,搅拌0.5h,使水铁矿充分吸附二价镍离子;
S2)、然后将1.6mmol的氢氧化钠溶于20mL的去离子水中配置成氢氧化钠水溶液,然后将氢氧化钠水溶液加入到步骤S1)的混合溶液中,充分搅拌10min,得到前驱体溶液,并通过氢氧化钠水溶液调节混合溶液的pH值;
S3)、将前驱体溶液升温至180℃,进行水热反应7h,得到β-氢氧化镍/氧化铁纳米片;
S4)、反应后自然冷却至室温,将冷却后的样品进行离心分离,用水和乙醇分别洗涤3次,厚度为10纳米、直径为50-150纳米的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片;
S5)、取5mg的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片粉末,并加入800μL的去离子水,200μL的异丙醇和45μL的Nafion溶液,然后放到超声仪里超声1h混匀后用移液枪移取10μL混合溶液滴到旋转圆盘电极上,放到真空槽在室温下干燥0.5h,将电极与旋转装置安装好,使用0.1MNaOH溶液作为电解液,转速为1600rpm,在电压范围为0-1V进行循环伏安测试。
实施例8
一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片的制备方法,包括以下步骤:
S1)、将1.6mmol的可溶性镍盐NiSO4·6H2O溶于20mL的去离子水中配置成水溶性镍盐水溶液,然后将0.0100g的水铁矿加入硫酸镍水溶液中,搅拌0.5h,使水铁矿充分吸附二价镍离子;
S2)、然后将1.6mmol的氢氧化钠溶于20mL的去离子水中配置成氢氧化钠水溶液,然后将氢氧化钠水溶液加入到步骤S1)的混合溶液中,充分搅拌10min,得到前驱体溶液,并通过氢氧化钠水溶液调节混合溶液的pH值;
S3)、将前驱体溶液升温至150℃,进行水热反应8h,得到β-氢氧化镍/氧化铁纳米片;
S4)、反应后自然冷却至室温,将冷却后的样品进行离心分离,用水和乙醇分别洗涤3次,厚度为19纳米、直径为50-150纳米的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片;
S5)、取5mg的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片粉末,并加入800μL的去离子水,200μL的异丙醇和45μL的Nafion溶液,然后放到超声仪里超声1h混匀后用移液枪移取10μL混合溶液滴到旋转圆盘电极上,放到真空槽在室温下干燥0.5h,将电极与旋转装置安装好,使用0.1MNaOH溶液作为电解液,转速为1600rpm,在电压范围为0-1V进行循环伏安测试。
实施例9
通过将水铁矿换成商用三氧化二铁,其他与实施例1一致,最终产物不再是分散的片状,团聚严重,不能得到氢氧化镍超薄纳米片,具体如图4所示,其循环伏安曲线和加入水铁矿的循环伏安曲线对比图如图5所示。
实施例10
用硝酸铁替代水铁矿,其他和实施例1一致,最终产物不再是分散的片状,团聚严重,不能得到氢氧化镍超薄纳米片,形貌和实施例9相似。
实施例11
不加入铁源,其他与实施例1一致,最终产物不再是片状,得到的是颗粒状β相氢氧化镍,不能得到β相氢氧化镍超薄纳米片,循环伏安曲线和实施例1相似,但起始电势和电流密度为10mV.cm-1的过电势均比实施例1高,效果较差。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片,其特征在于:该纳米片物相为β-氢氧化镍,所述纳米片的厚度为10-20纳米,所述的纳米片的直径为50-150纳米。
2.根据权利要求1所述的一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1)、将可溶性镍盐与去离子水配置成水溶性镍盐水溶液,然后将水铁矿加入可溶性镍盐水溶液中,搅拌0.5h,使水铁矿充分吸附二价镍离子,其中,水铁矿与可溶性镍盐的摩尔比为1-500:4000;
S2)、然后将氢氧化钠水溶液加入到步骤S1)的混合溶液中,充分搅拌均匀,得前驱体溶液;
S3)、将前驱体溶液升温至110-180℃,进行水热反应6-10h;
S4)、反应完成后,自然冷却至室温,将冷却后的样品进行离心分离,用水和乙醇分别洗涤3次,得到β-氢氧化镍/氧化铁纳米片;
S5)、取一定量的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片粉末,并加入适量的去离子水,异丙醇和粘结剂,然后放到超声仪里超声1h混匀后用移液枪移取适量混合溶液滴到旋转圆盘电极上,待溶液干燥后进行循环伏安法测试。
3.根据权利要求2所述的一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片的制备方法,其特征在于:步骤S1)中,可先将可溶性镍盐的水溶液和氢氧化钠水溶液混合后,再加入水铁矿作为活性剂。
4.根据权利要求2所述的一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片的制备方法,其特征在于:步骤S1)中,可溶性镍盐为NiSO4·6H2O。
5.根据权利要求2所述的一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片的制备方法,其特征在于:步骤S1)中,可溶性镍盐与氢氧化钠水溶液的摩尔比为0.01-1:10。
6.根据权利要求2所述的一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片的制备方法,其特征在于:步骤S1)中,所述可溶性镍盐为硝酸镍、硫酸镍、醋酸镍和氯化镍中的一种或者几种的混合。
7.根据权利要求2所述的一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片的制备方法,其特征在于:步骤S3)中,所述β-氢氧化镍/氧化铁纳米片的厚度为10-20nm,直径为50-150nm。
8.根据权利要求2所述的一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片的制备方法,其特征在于:步骤S5)中,加入的β-氢氧化镍/氧化铁纳米片粉末的量为2-10mg,去离子水的量为0-1.5mL,异丙醇的量为1.5-0mL,粘结剂为Nafion溶液,用量为15-50μL。
9.根据权利要求2所述的一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片的制备方法,其特征在于:步骤S5)中,混结合溶液滴到旋转圆盘电极后,放到真空槽在室温下干燥0.5h。
10.根据权利要求2所述的一种β-氢氧化镍/氧化铁超薄纳米片的制备方法,其特征在于:步骤S5)中,循环伏安法测试电压为0-1V,扫速为50mV s-1,旋转圆盘的转速为900-2500rpm,使用的电解液为0.1-1mol/L的氢氧化钠溶液。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111589459A (zh) * 2020-03-22 2020-08-28 华南理工大学 一种高效电解水的双功能催化剂及其制备方法与应用
CN113860390A (zh) * 2020-06-30 2021-12-31 南京大学 Co2(OH)3Cl微米球以及Fe2+掺杂的Co2(OH)3Cl的制法
CN117160459A (zh) * 2023-07-20 2023-12-05 淮安中顺环保科技有限公司 金属纳米材料及其制备方法和应用
CN117374302A (zh) * 2023-12-08 2024-01-09 华北电力大学 一种镍/氢氧化镍电极催化剂、制备方法及应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0362904A (ja) * 1989-07-31 1991-03-19 Mitsubishi Electric Corp ニッケル系フェライトの製造方法
CN103447047A (zh) * 2013-09-09 2013-12-18 青岛科技大学 一种Fe2O3/CeO2/ NiO核壳结构微球的制备方法
CN106587175A (zh) * 2016-12-22 2017-04-26 太原理工大学 超小氢氧化镍纳米片的电极制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0362904A (ja) * 1989-07-31 1991-03-19 Mitsubishi Electric Corp ニッケル系フェライトの製造方法
CN103447047A (zh) * 2013-09-09 2013-12-18 青岛科技大学 一种Fe2O3/CeO2/ NiO核壳结构微球的制备方法
CN106587175A (zh) * 2016-12-22 2017-04-26 太原理工大学 超小氢氧化镍纳米片的电极制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
QIONG LIU ET AL.: ""Ultrathin Amorphous Ni(OH)2 Nanosheets on Ultrathin α-Fe2O3 Films for Improved Photoelectrochemical Water Oxidation"", 《ADV. MATER. INTERFACES》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111589459A (zh) * 2020-03-22 2020-08-28 华南理工大学 一种高效电解水的双功能催化剂及其制备方法与应用
CN113860390A (zh) * 2020-06-30 2021-12-31 南京大学 Co2(OH)3Cl微米球以及Fe2+掺杂的Co2(OH)3Cl的制法
CN113860390B (zh) * 2020-06-30 2023-08-25 南京大学 Co2(OH)3Cl微米球以及Fe2+掺杂的Co2(OH)3Cl的制法
CN117160459A (zh) * 2023-07-20 2023-12-05 淮安中顺环保科技有限公司 金属纳米材料及其制备方法和应用
CN117374302A (zh) * 2023-12-08 2024-01-09 华北电力大学 一种镍/氢氧化镍电极催化剂、制备方法及应用
CN117374302B (zh) * 2023-12-08 2024-02-27 华北电力大学 一种镍/氢氧化镍电极催化剂、制备方法及应用

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