CN109806879A - 一种CeO2-NiCo2O4/NF复合电催化材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明了提供了一种CeO₂‑NiCo₂O₄/NF复合电催化材料及其制备方法和应用，该方法采用水热法在泡沫镍表面原位生长镍钴氢氧化物前体(NiCo₂‑OH/NF)，通过焙烧处理在泡沫镍表面构筑一维的NiCo₂O₄纳米线，最后通过电沉积的方法将CeO₂均匀的沉积在NiCo₂O₄纳米线表面，得到CeO₂‑NiCo₂O₄/NF复合电催化材料，其中NiCo₂O₄为尖晶石结构，NiCo₂O₄定向排布构成垂直生长在垂直生长在泡沫镍片基底表面的纳米线，CeO₂均匀沉积在NiCo₂O₄表面。该复合电催化材料具有优异的电催化析氧活性和稳定性，当电流密度为10mA·cm^‑2时，碱性电解液环境下，CeO₂‑NiCo₂O₄/NF析氧过电位在261～217mV；酸性电解液环境下析氧过电位在401～334mV。该催化材料用于水的电催化析氧反应。

Description

一种CeO2-NiCo2O4/NF复合电催化材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及电催化剂制备技术领域，特别涉及一种复合电催化材料及其制备方法，该催化材料用于水的电催化析氧反应，属于无机金属复合纳米材料催化领域。

技术背景

能源短缺和环境危机是制约当今世界经济和社会发展的两大主要问题，如何提高化石资源的利用率，并积极寻求能源利用的新出路已迫在眉睫。目前可供开发和利用的可再生能源包括水能、风能、太阳能、氢能、生物质能等，这其中氢能因其自身高的能量密度(142MJ Kg^-1)，以及使用和释放过程中对环境无污染等特点，被作为清洁可再生能源受到各国的普遍关注和研究。目前工业产氢的方式主要有煤气化制氢、天然气催化转化制氢、光解水和电解水制氢等，其中光解水、电解水制氢是将太阳能和电能转化为化学能的有效途径，也是今后发展的重要方向。电解水的过程可分为两个半反应：阳极的析氧反应(OER)和阴极的析氢反应(HER)。电催化析氧反应能够发生的理论电压为1.23V，但析氧反应发生的过电势高度依赖于反应体系的pH值，为动力学慢反应，限制了电解水产氢效率的提升。因此开发和设计经济、高效的析氧反应电催化材料，对于改善电极在电解液中的动力学行为和稳定性，提升电解水产氢效率以及与之相关的能量转换与存贮、燃料电池等领域的应用具有重要研究意义和实用价值。

贵金属(Pd、Pt、Ru、Ir等)及其衍生物(合金、氧化物)因具有相对较低的析氧过电势而在电解水反应中体现了优异的电催化活性，然而其高昂的价格和稀缺的储量限制了贵金属电催化材料的规模化应用。近年来电催化领域研究工作主要致力于资源储量丰富、成本低廉、具有良好导电能力和电子结构特性的非贵金属电催化材料的开发，大量组成、结构和形貌可控的过渡金属氧化物、氢氧化物、氮化物、硼化物、磷化物、复合金属氧化物(钙钛矿、尖晶石)等被设计和制备出来，并应用于电解水反应，体现了优异的电催化活性。基于已有报道，相较于其他过渡金属元素，Co、Ni基电催化材料因结构和组成的多样性和优异的电催化活性而被大量报道。在文献Journal of the American Chemical Society，2014，136，16481-16484中，Song等将α-Ni(OH)₂应用于水的电催化析氧反应，在1M的KOH的溶液中，当电流密度为10mA cm^-2时，该电催化材料的OER过电位降低至350mV；在文献AngewandteChemie International Edition，2015，54，7399-7400，Bao等制备了超细NiCO₂O₄纳米片电催化材料，在1M的KOH的溶液中，当电流密度为10mA cm^-2时，该材料的OER过电位低至320mV。如何进一步降低电催化材料的OER过电位，提高电解水效率仍是目前Co、Ni基电催化材料研究的热点和难点。

在众多的金属氧化物中，CeO₂具有强的耐酸碱能力，良好的离子/电子传导能力，同时可在不同的氧环境条件下实现由CeO₂向CeO_2-x的可逆转变，因而具有强的储氧能力和氧的流动性，是十分理想的催化剂及催化剂载体材料。在电催化领域应用时，CeO₂良好的离子/电子传导能力、强的储氧能力和氧的流动性、以及CeO₂中多种价态(Ce³⁺，Ce⁴⁺)对电催化活性物种强的吸附和活化能力，使其在与其他电催化材料复合时能够显著增强所得复合材料的电催化性能。在文献Advanced Material，2016，28，4698-4703中，Feng等制备了FeOOH/CeO₂异质结构的纳米管，由于CeO₂的引入使得该材料的电催化析氧反应过电位降低至210mV。因此如何实现CeO₂纳米材料与其他过渡金属电催化材料的高效复合，进一步提升过渡金属电催化材料在电催化析氧反应中的活性和稳定性，对于提高电解水效率及电解水制氢具有重要的理论意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有方法在制备Co、Ni基电催化材料方面存在的活性低、稳定性差的缺点，提供一种CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料及其制备方法及应用。

本发明提供的一种CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料，表示为CeO₂-NiCo₂O₄/NF，其中NiCo2O4为尖晶石结构，颗粒大小为10～40nm，NiCo₂O₄定向排布构成长度为0.5～2μm纳米线，垂直生长在泡沫镍片(NF)基底表面；CeO₂均匀的沉积在NiCo₂O₄纳米线表面，CeO₂/(CeO₂-NiCo₂O₄)的质量百分比为0.0035～3.5％。该复合电催化材料能够提高在电催化反应过程中的离子/电子传导能力，以及对电催化析氧反应中活性物种的吸附和活化能力，从而提高材料的电催化活性。

本发明提供的制备方法，是基于CeO₂良好的离子/电子传导性、强的储氧能力和氧的流动性、多价态的CeO₂对电催化活性物种强的吸附和活化能力，以及NiCo₂O₄良好的电催化析氧反应活性和强的耐酸碱能力。采用水热法在泡沫镍表面原位生长镍钴氢氧化物前体NiCo₂-OH/NF，通过焙烧使其在泡沫镍表面形成一维NiCo₂O₄纳米线，再通过电沉积的方法将CeO₂均匀的沉积在NiCo₂O₄纳米线表面，得到CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料，利用复合电催化材料各组分间的协同增效作用，进一步提升NiCo₂O₄在电催化析氧反应中的活性和稳定性，提高电解水的效率。

上述CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料的制备方法，具体步骤如下：

A.将可溶性NiY₂和CoY₂盐加入去离子水中配制混合金属盐溶液，将预处理好的泡沫镍垂直浸入到上述溶液超声5～10min；加入十六烷基三甲基溴化铵，超声5～30min，再加入尿素作为沉淀剂，超声处理2～5min；在内衬有聚四氟乙烯内胆的反应釜中于90～180℃反应2～12h，用去离子水冲洗5～10次，于60～80℃下烘干，得到生长在泡沫镍骨架上的一维镍钴复合氢氧化物，表示为NiCo₂-OH/NF。

所述的混合金属盐溶液中Ni²⁺和Co²⁺的总摩尔浓度为0.05～0.1mol/L，其中Ni²⁺/Co²⁺的摩尔比为0.25～4

所述的Y为NO^3-、Cl^-中的一种；所述的尿素的加入量为尿素/(Ni²⁺+Co²⁺)摩尔比值为0.5～5；较佳的比值为1.5～1.8；所述的十六烷基三甲基溴化铵的加入量为十六烷基三甲基溴化铵/(Ni²⁺+Co²⁺)摩尔比值为0.075～0.35；较佳的摩尔比值为0.129～0.134。

所述的预处理好的泡沫镍片是将市售的泡沫镍剪成合适大小的片，分别用乙醇和丙酮超声去除表面油污，再用2～6mol/L的盐酸浸泡除去泡沫镍表面的氧化镍层，真空条件下烘干备用。

B.将步骤A得到的NiCo₂-OH/NF置于马弗炉中，于空气气氛下，以5℃/min的升温速率升温至200～800℃并保温2～6h；自然冷却至室温，得到生长在泡沫镍骨架上的镍钴尖晶石，表示为NiCo₂O₄/NF；其为一维纳米现状结构。

C.以硝酸铈和乙酸铵按摩尔比1:1加入超纯水中配制浓度为0.002～20mmol/L的铈盐溶液，作为电解液，其pH＝6.5～8；以步骤B中的NiCo₂O₄/NF为阳极，以金属铂片为阴极，采用电化学方法实现CeO₂在NiCo₂O₄表面的均匀沉积，得到CeO₂-NiCo₂O₄/NF，其中CeO₂/(CeO₂+NiCo₂O₄)的质量比在0.0035％～3.5％，较佳的为0.038～0.046％。

所述的可溶性铈盐为氯化铈或硝酸铈中的一种；所述的电化学法为循环伏安法、恒电流法、恒电位法中的一种，其中较佳的方法为恒电位法；所述的恒电位法的实验参数；电压为0.001～0.1V，沉积时间为60～600s，沉积电压为0.006～0.008V。

对得到的NiCo₂O₄复合电催化材料进行表征，结果如图1-7所示。

图1为实施例1制备的CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料的XRD谱图，图中仅出现了对应于NiCo₂O₄和泡沫镍中金属镍的特征衍射峰，并未出现CeO₂的特征衍射峰，这说明CeO₂的含量较低且以无定型形式存在。

图2为实施例2制备的CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料的扫描电镜图片，从图中可以看出，长度为800～1000nm，直径为20～30nm的纳米线垂直生长在泡沫镍骨架结构表面。

图3给出了实施例2中得到的CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料的透射电镜图片，可以看出粒径大小为20～30nm的NiCo₂O₄纳米颗粒定向排布构成一维的NiCo₂O₄纳米线，在放大的高分辨图中出现了对应于NiCo₂O₄尖晶石(220)晶面的衍射条纹。

图4给出了实施例3中得到的CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料的XPS谱图及Ce的精细XPS谱图，图中分别在854.71eV、861.38eV、872.44eV、878.12eV、881.44eV、899.55eV处出现了Ce的特征峰，且CeO₂中存在Ce³⁺和Ce⁴⁺两种价态。

图5给出了实施例4中得到的CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料及NiCo₂O₄/NF的交流阻抗谱图，可以看出CeO₂的修饰能够提升复合材料的电子传导能力。

图6给出了实施例4中得到的CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料和NiCo₂O₄/NF分别在碱性(pH＝14)和酸性(pH＝1)条件下的线性扫描伏安曲线图，当电流密度为10mA cm^-2时，碱性条件下NiCo₂O₄/NF的析氧反应过电位分别为240mV，酸性条件下的析氧反应过电位为386mV，而CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料的析氧反应过电位则显著降低，分别为217mV和334mV。

图7给出了实施例5中得到的CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料在碱性(pH＝14)和酸性(pH＝1)条件下的稳定性测试曲线，可以看出所得材料无论是在酸性还是碱性条件下均体现了良好的长期稳定性。

本发明具有如下显著优点：

(1)采用水热法在泡沫镍骨架结构表面原位构筑一维NiCo₂-OH复合氢氧化物前体，通过焙烧得到的NiCo₂O₄/NF具有良好的结构稳定性，能够显著提升所得CeO₂-NiCo₂O₄复合电催化材料的结构稳定性。同时一维阵列结构利于在电催化反应过程中电解液的渗透和传输。

(2)一维NiCo₂O₄纳米材料具有良好的轴向导电性，同时通过CeO₂的修饰，复合材料各组分间的协同增效作用进一步提升了CeO₂-NiCo₂O₄复合电催化材料离子/电子传导能力，增强了对电催化析氧反应活性物种的吸附和活化能力，从而显著降低了电催化析氧反应的过电位，提高电解水的效率。

(3)CeO₂和NiCo₂O₄均具有良好的耐酸碱能力，这使得所得CeO₂-NiCo₂O₄复合电催化材料具有优异的化学稳定性，能够在较宽的pH范围内均体现优异的电催化析氧活性和稳定性。

附图说明

图1.为实施例1中制备的CeO₂-NiCo₂O₄/NF的XRD谱图。

图2.为实施例2中制备的CeO₂-NiCo₂O₄/NF的扫描电镜照片。

图3.为实施例2中制备的CeO₂-NiCo₂O₄/NF的透射电镜照片。

图4.为实施例3中制备的CeO₂-NiCo₂O₄/NF的XPS谱图(a)及Ce的精细XPS谱图(b)。

图5.为实施例4中制备的CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料及NiCo₂O₄/NF的交流阻抗谱图。

图6.为实施例4中制备的CeO₂-NiCo₂O₄/NF和NiCo₂O₄/NF分别在碱性条件下的线性扫描伏安曲线图(a)和酸性条件下的线性扫描伏安曲线图(b)。

图7.为实施例5中制备的CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料在酸性条件下的稳定性测试曲线图(a)和碱性条件下的稳定性测试曲线图(b)。

具体实施方式

实施例1

泡沫镍的预处理：将市售的泡沫镍剪成1cm×2cm大小，浸润在20mL的丙酮中，超声处理10min，去除表面油污，水洗3次，洗去丙酮；用3mol/L的HCl浸泡5min，去除泡沫镍表面的氧化镍层，之后水洗3次，每次5分钟，洗去Cl^-，真空条件下烘干备用。

配制80mL硝酸钴和硝酸镍的混合金属盐溶液，总金属离子浓度为0.085mol/L，将处理好的泡沫镍垂直浸入到混合金属盐溶液中超声5min；加入0.8mmol十六烷基三甲基溴化铵，超声处理5min，再加入6mmol尿素作为沉淀剂，超声处理5min；在内衬有聚四氟乙烯内胆的反应釜中于180℃反应4h，用去离子水冲洗5次，于70℃下烘干，得到长在泡沫镍骨架上的一维镍钴复合氢氧化物NiCo₂-OH/NF。将得到的NiCo₂-OH/NF置于马弗炉中，于空气气氛条件下焙烧，以5℃/min的升温速率升温至600℃，并保温4h，自然冷却至室温后，得到长在泡沫镍骨架上的一维镍钴尖晶石NiCo₂O₄/NF。

以硝酸铈和乙酸铵按摩尔比1:1加入超纯水中配制浓度为0.02mmol/L的铈盐溶液，作为电解液，其pH＝7.3，以所得NiCo₂O₄/NF为阳极，以金属铂片为阴极，采用循环伏安法实现CeO₂在NiCo₂O₄表面的均匀沉积。实验参数：电压范围为-0.2～0.7V，扫速为0.01V/s，圈数为40，得到CeO₂-NiCo₂O₄/NF。经表征显示，NiCo₂O₄纳米线的长度为0.8μm～1μm，纳米线是由颗粒大小为10～30nm的颗粒定向排布构成，CeO₂/(CeO₂+NiCo₂O₄)的质量比为0.31％。

实施例2

将市售泡沫镍按照实施例1进行预处理。

配置80mL硝酸钴和硝酸镍的混合金属盐溶液，总金属离子浓度为0.085mol/L，将处理好的泡沫镍垂直浸入到混合金属盐溶液中超声5min；随后加入0.5mol十六烷基三甲基溴化铵，超声处理5min，再加入12mmol尿素作为沉淀剂，超声处理5min；在内衬有聚四氟乙烯内胆的反应釜中于160℃反应4h，用去离子水冲洗5次，于70℃下烘干，得到长在泡沫镍骨架上的一维镍钴复合氢氧化物NiCo₂-OH/NF。将得到的NiCo₂-OH/NF置于马弗炉中，于空气气氛条件下焙烧，以5℃/min的升温速率升温至500℃，并保温4h，自然冷却至室温后，得到长在泡沫镍骨架上的一维镍钴尖晶石NiCo₂O₄/NF。

按照实施例1配制电解液，以所得NiCo₂O₄/NF为阳极，以金属铂片为阴极，采用恒电位法实现CeO₂在NiCo₂O₄表面的均匀沉积，实验参数：电压为0.005V，沉积时间为600s，得到的CeO₂-NiCo₂O₄/NF。经表征显示，NiCo₂O₄纳米线的长度为0.9μm～1.1μm，纳米线是由颗粒大小为10～30nm的颗粒定向排布构成，CeO₂/(CeO₂+NiCo₂O₄)的质量比为0.30％。

实施例3

将市售泡沫镍按照实施例1进行预处理。

使用硝酸钴和硝酸镍配制80mL总金属离子浓度为0.085mol/L的混合金属盐溶液，将处理好的泡沫镍垂直浸入到上述溶液超声5min；随后加入0.6mol十六烷基三甲基溴化铵，超声处理5min，再加入18mmol尿素作为沉淀剂，超声处理5min；在内衬有聚四氟乙烯内胆的反应釜中于160℃反应4h，用去离子水冲洗5次，于70℃下烘干，得到长在泡沫镍骨架上的一维镍钴复合氢氧化物NiCo₂-OH/NF。将得到的NiCo₂-OH/NF置于马弗炉中，于空气气氛条件下焙烧，以5℃/min的升温速率升温至500℃，并保温4h，自然冷却至室温后，得到长在泡沫镍骨架上的一维镍钴尖晶石NiCo₂O₄/NF。

以硝酸铈和乙酸铵按摩尔比1:1加入超纯水中配制浓度为0.2mmol/L的铈盐溶液，作为电解液，其pH＝7，以所得NiCo₂O₄/NF为阳极，以金属铂片为阴极，采用恒电流法实现CeO₂在NiCo₂O₄表面的均匀沉积。实验参数：电压范围为0.4V，阳极电流为0.01A，阳极时间为600s，得到的CeO₂-NiCo₂O₄/NF。经表征显示，NiCo₂O₄纳米线的长度为0.5μm～0.7μm，纳米线是由颗粒大小为10～30nm的颗粒定向排布构成，CeO₂/(CeO₂+NiCo₂O₄)的质量比为3.1％。

实施例4

将市售泡沫镍按照实施例1进行预处理。

配置80mL硝酸钴和硝酸镍的混合金属盐溶液，总金属离子浓度为0.075mol/L，将处理好的泡沫镍垂直浸入到混合金属盐溶液中超声5min；随后加入0.8mmol十六烷基三甲基溴化铵，超声处理5min，再加入8mmol尿素作为沉淀剂，超声处理5min；在内衬有聚四氟乙烯内胆的反应釜中于160℃反应4h，用去离子水冲洗5次，于70℃下烘干，得到长在泡沫镍骨架上的一维镍钴复合氢氧化物NiCo₂-OH/NF。将得到的NiCo₂-OH/NF置于马弗炉中，于空气气氛条件下焙烧，以5℃/min的升温速率升温至500℃，并保温4h，自然冷却至室温后，得到长在泡沫镍骨架上的一维镍钴尖晶石，表示为NiCo₂O₄/NF。

以硝酸铈和乙酸铵按摩尔比1:1加入超纯水中配制浓度为0.002mmol/L的铈盐溶液，作为电解液，其pH＝7.1，以所得NiCo₂O₄/NF为阳极，以金属铂片为阴极，采用恒电位法实现CeO₂在NiCo₂O₄表面的均匀沉积。实验参数：电压为0.008V，沉积时间为60s，得到的CeO₂-NiCo₂O₄/NF。经表征显示，NiCo₂O₄纳米线的长度为0.5μm～0.6μm，纳米线是由颗粒大小为10～20nm的颗粒定向排布构成，CeO₂/(CeO₂+NiCo₂O₄)的质量比为0.041％。

实施例5

将市售泡沫镍按照实施例1进行预处理。

配置80mL硝酸钴和硝酸镍的混合金属盐溶液，总金属离子浓度为0.114mol/L，将处理好的泡沫镍垂直浸入到混合金属盐溶液中超声5min；随后加入0.8mmol十六烷基三甲基溴化铵，超声处理5min，再加入8mmol尿素作为沉淀剂，超声处理5min；在内衬有聚四氟乙烯内胆的反应釜中于160℃反应4h，用去离子水冲洗5次，于70℃下烘干，得到长在泡沫镍骨架上的一维镍钴复合氢氧化物，表示为NiCo₂-OH/NF。将得到的NiCo₂-OH/NF置于马弗炉中，于空气气氛条件下焙烧，以5℃/min的升温速率升温至500℃，并保温4h，自然冷却至室温后，得到长在泡沫镍骨架上的一维镍钴尖晶石NiCo₂O₄/NF。

以硝酸铈和乙酸铵按摩尔比1:1加入超纯水中配制浓度为0.2mmol/L的铈盐溶液，作为电解液，其pH＝6.8，以所得NiCo₂O₄/NF为阳极，以金属铂片为阴极，采用恒电流法实现CeO₂在NiCo₂O₄表面的均匀沉积，实验参数：电压范围为0.7V，阳极电流为0.05A，阳极时间为500s，得到的CeO₂-NiCo₂O₄/NF。经表征显示，NiCo₂O₄纳米线的长度为0.7μm～1μm，纳米线是由颗粒大小为10～30 nm的颗粒定向排布构成，CeO₂/(CeO₂+NiCo₂O₄)的质量比为2.9％。

应用例

将实施例1～5中的CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料分用于酸性、碱性电解液中的电催化析氧反应。

测试方法是：采用三电极体系，以制备的CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，1 cm×1 cm Pt片作对电极。析氧反应测试条件：将15 mL电解液加入到电解池中，通入氮气30 min，搅拌器转速设定为1000rpm，测试温度为25℃；电解液分别为1 M KOH(pH＝14)和0.5 M H₂SO₄(pH＝1)，电催化析氧性能见下表。

表1

注：过电位是电流密度为10 mA·cm^-2时的过电位

由表1可知，该方法所制备的系列CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料应用于水的电催化析氧反应中，当电流密度为10 mA·cm^-2时，碱性电解液环境下，CeO₂-NiCo₂O₄/NF析氧过电位在261～217 mV；酸性电解液环境下析氧过电位在401～334 mV，电催化析氧活性优于已有文献报导的结果。催化剂在酸性及碱性环境下均体现了良好的稳定性，是一种高活性高稳定性的电催化析氧材料。

Claims (4)

1.一种CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料，其中NiCo₂O₄为尖晶石结构，颗粒大小为10～40nm，NiCo₂O₄定向排布构成长度为0.5～2μm的纳米线，垂直生长在泡沫镍片基底表面，NF代表泡沫镍片；CeO₂均匀沉积在NiCo₂O₄表面，其中CeO₂占CeO₂-NiCo₂O₄的质量百分比为0.0035～3.5％。

2.一种制备权利要求1所述的CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料的方法，具体步骤如下：

A.将可溶性NiY₂盐和CoY₂盐加入去离子水中配制混合金属盐溶液，将预处理好的泡沫镍垂直浸入其中，超声5～10min；加入十六烷基三甲基溴化铵，超声5～30min；加入尿素，超声2～5min；在内衬有聚四氟乙烯内胆的反应釜中于90～180℃反应2～12h，用去离子水冲洗5～10次，于60～80℃下烘干，得到生长在泡沫镍骨架上的一维镍钴复合氢氧化物，表示为NiCo₂-OH/NF。

所述的混合金属盐溶液中Ni²⁺和Co²⁺的总摩尔浓度为0.05～0.1mol/L，其中Ni²⁺/Co²⁺的摩尔比为0.25～4；其中Y为NO^3-、Cl^-中的一种；

所述的尿素的加入量为尿素/(Ni²⁺+Co²⁺)摩尔比值为0.5～5；

所述的十六烷基三甲基溴化铵的加入量为十六烷基三甲基溴化铵/(Ni²⁺+Co²⁺)摩尔比值为0.075～0.35；所述的预处理好的泡沫镍片是将市售的泡沫镍剪成合适大小的片，分别用乙醇和丙酮超声去除表面油污，再用2～6mol/L的盐酸浸泡除去泡沫镍表面的氧化镍层，真空条件下烘干备用；

B.将步骤A得到的NiCo₂-OH/NF置于马弗炉中，于空气气氛下，以5℃/min的升温速率升温至200～800℃并保温2～6h；自然冷却至室温，得到生长在泡沫镍骨架上的镍钴尖晶石，表示为NiCo₂O₄/NF；其为一维纳米现状结构；

C.以硝酸铈和乙酸铵按摩尔比1:1加入超纯水中配制浓度为0.002～20mmol/L的铈盐溶液，作为电解液，其pH＝6.5～8；以步骤B中的NiCo₂O₄/NF为阳极，以金属铂片为阴极，采用电化学方法实现CeO₂在NiCo₂O₄表面的均匀沉积，得到CeO₂-NiCo₂O₄/NF，其中CeO₂占CeO₂-NiCo₂O₄的质量百分比为0.0035～3.5％，

所述的可溶性铈盐为氯化铈或硝酸铈中的一种；所述的电化学法为循环伏安法、恒电流法、恒电位法中的一种。

3.根据权利要求2所述的CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料的制备方法，其特征是步骤A所述的尿素的加入量为尿素/(Ni²⁺+Co²⁺)摩尔比值为1.5～1.8；所述的十六烷基三甲基溴化铵的加入量为十六烷基三甲基溴化铵/(Ni²⁺+Co²⁺)摩尔比值为0.129～0.134。

步骤C得到的CeO₂-NiCo₂O₄/NF中CeO₂占CeO₂-NiCo₂O₄的质量百分比为为0.038～0.046％；

步骤C所述的电化学方法为恒电位法；其实验参数为；电压为0.001～0.1V，沉积时间为60～600s，沉积电压为0.006～0.008V。

4.一种权利要求1所述的CeO₂-NiCo₂O₄/NF复合电催化材料的应用，该催化材料用于水的电催化析氧反应。