CN110302794A - 一种基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料及其制备方法，该纳米片阵列附着在柔性碳基底上，NiAlV三元金属氢氧化物中，V本身为多价态金属离子，通过将V掺杂在Ni、Al二元金属氢氧化物中，调控整个材料的电子态结构，增强材料的导电性；引入柔性碳基底，因为碳基底具有导电性，使得柔性碳基底作为导电基层，保证了电化学过程中电子的快速传输，使该材料具有优异的导电性能，表现出优异的电催化析氧性能，同时，很好地解决了双金属氢氧化物导电性差、易脱落、持续稳定性差等问题；本发明制备工艺简单，流程短，安全易操作，仅在水热条件即可制得基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料。
Description
【技术领域】
本发明属于无机材料制备技术领域，具体涉及一种基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料及其制备方法。
【背景技术】
NiAl二元金属氢氧化物是一种类似水滑石双金属氢氧化物结构的层状材料，其层内Ni2+可部分被Al3+替代而产生正电荷x+，具有独特的电子结构，被认为是一种有前途的催化材料。但由于NiAl二元金属氢氧化物活性位点不足、稳定性较差，同时由于氢氧化物本身的导电性较弱，严重限制了其实际应用。因此，如何优化NiAl二元金属氢氧化物以增加其活性位点和导电性就变得尤为重要。
研究表明，制备NiAl二元金属氢氧化物的同时，掺杂少量价态丰富的其它金属是增加其活性位点暴露的主要手段，金属V具有丰富的价态和可调的电子态，是理想的掺杂元素之一。此外，柔性碳布具有高导电性、大比表面积和强亲水性，是制备复合材料的一种理想载体，若能将NiAlV三元金属氢氧化物生长于其表面，将能够制备出一种具有导电性，同时稳定性强的复合材料。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料及其制备方法；通过该制备方法制备出来的材料，具有优异的导电性能、丰富的反应位点和稳定的结构，解决了双金属氢氧化物导电性差、易脱落、持续稳定性差等问题，且制备工艺简单，原料来源丰富，生产成本廉价。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料，所述柔性碳基底上附着有NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列，所述NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列为Ni、Al、V三种金属离子和氢氧根离子形成的氢氧化物片状结构的阵列。
本发明的进一步改进在于：
优选的，所述柔性碳基底为亲水性柔性碳基底。
一种基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，活化柔性碳布，得到活化后的柔性碳基底；
步骤2，以任意比例混合NiCl2·6H2O、无水AlCl3和无水VCl3，形成混合物，将混合物溶解于水，搅拌后形成浅灰色的溶液A；
步骤3，在溶液A中加入氟化铵和尿素，搅拌均匀后，得到混合溶液B；
步骤4，将步骤1得到的活化后的柔性碳基底放置于混合溶液B中，发生水热反应，反应结束后，在柔性碳基底上制得反应产物，所述反应产物为NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列；
步骤5，将步骤4得到的附着有反应产物的柔性碳基底清洗并干燥，制得基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料。
优选的，步骤1中，柔性碳布的活化过程为：将柔性碳布在炉内加热，加热温度为500-550℃，加热时间为10-30minn，加热结束后，柔性碳布随炉冷却至室温，形成活化后的柔性碳基底。
优选的，活化过程中，炉内的升温速率为15-20℃/min。
优选的，步骤2中，每1.2mmol的混合物加入35-65mL的水。
优选的，步骤3中，每1.2mmol的混合物加入100-140mg的氟化铵。
优选的，步骤3中，每1.2mmol的混合物加入480-520mg的尿素。
优选的，步骤4中，水热反应温度为110-130℃，反应时间14-18h。
优选的，步骤5中，附着有反应产物的柔性碳基底通过去离子水及乙醇清洗。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列，该纳米片阵列附着在柔性碳基底上，NiAlV三元金属氢氧化物中，V本身为多价态金属离子，通过将V掺杂在Ni、Al二元金属氢氧化物中，调控整个材料的电子态结构，增强材料的导电性；引入柔性碳基底，因为碳基底具有导电性，使得柔性碳基底作为导电基层，保证了电化学过程中电子的快速传输，使该材料具有优异的导电性能，纳米片阵列结构的NiAlV三元金属氢氧化钠使得材料本身具有丰富的反应位点，柔性碳基底本身稳定性高，韧性强，能够与原位生长的纳米片阵列层形成强的结合，使得该材料具有稳定的结构，解决了双金属氢氧化物导电性差、易脱落、持续稳定性差等问题。
本发明还公开了一种基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料的制备方法，该制备方法通过NiCl2·6H2O、无水AlCl3和无水VCl3组成的混合物提供金属阳离子，氟化铵具有提高反应速率和调节反应稳定性的作用。尿素作为均匀沉淀剂，在水热条件下缓慢水解生成氢氧根离子与反应物中的阳离子反应，得到生长基元[Ni(OH)6/V(OH)6]4-、/[Al(OH)6/V(OH)6]3-，而生长基元先叠合为带正电的金属板层[Ni2+/V2+ 1-xAl3+/V2+(OH)2]x+，然后再吸附溶液中阴离子CO3 2-及H2O，阴离子又将吸附另一个带正电的金属板层，依此循环而组成层状化合物，最终形成规则有序的纳米片阵列结构；整个化学反应过程依附在柔性碳基底上，最终产物在柔性碳基底上生成；本发明制备方法简单，流程短，安全易操作，仅在水热条件即可制得基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料，且所需原料廉价易得，为大规模制备基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料在电催化领域的应用提供了技术支持，也为同类材料的大规模制备及应用提供了重要参考。
进一步的，通过柔性碳布的活化过程，使得柔性碳布产生丰富的孔结构，获得较大的比表面积。
进一步的，限制活化过程中的升温速率，防止升温速率太慢，影响柔性碳布的活化效果。
进一步的，将混合物加入水中，水作为整个水热反应的溶剂，实际加入量主要根据反应釜的水热比调整。
进一步的，尿素作为均匀沉淀剂，在水热条件下缓慢水解生成构晶离子OH-，CO2与反应物中的Ni、Al、V阳离子反应。这种缓慢的水解，不会引起溶液中反应物浓度的陡增，使构晶离子均匀分散在溶液中，与反应物达到分子水平的混合，因而能够保证在整个溶液中均匀的反应生产沉淀。氟化铵具有提高反应速率和调节反应稳定性的作用，有利于反应物形成片状纳米结构。
进一步的，最终产物通过去离子和乙醇清洗，去离子水能够去除亲水杂质，乙醇能够去除亲有机物的杂质。
【附图说明】
图1为实施例1所示产物的XRD图谱；
图2为实施例1所示产物形貌的SEM图片；
图3为实施例1所示产物的TEM-Mapping；
其中，(a)图为产物的TEM，(b)图为产物的中Ni元素Mapping，(c)图为产物的中Al元素Mapping，(d)图为产物的中O元素Mapping，(e)图为产物的中V元素Mapping；
图4为实施例1所示产物的EDX图谱；
图5为实施例1所示产物电催化析氧性能图；
其中，(a)图为产物在1M KOH溶液中析氧的LSV曲线图，(b)图为产物的tafel斜率曲线图；
图6为实施例2所示产物形貌的SEM图片；
图7为实施例3所示产物形貌的SEM图片；
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细描述；本发明公开了一种基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料及其制备方法；该制备方法包括以下步骤：
步骤1，取长×宽＝1cm×1cm的柔性碳布放置于退火炉内，在设定参数下进行活化处理，该尺寸的柔性碳便于放置于下述的100mL的反应釜中，同时方便后续性能的计算；活化处理的具体过程为：将放置有柔性碳布的退火炉升温至500-550℃，升温速率为15-20℃/min，升温速率太慢，影响柔性碳布的活化效果，保持500-550℃，10-30min，降至室温后，活化完成，形成柔性碳基底，取出待用；通过在退火炉内进行活化处理，使得柔性碳布产生丰富的孔结构，获得较大的比表面积；所述柔性碳布优选为亲水性柔性碳布，表面容易吸附H2O。
步骤2，称取NiCl2·6H2O、无水AlCl3、无水VCl3，以任意比例混合组成混合物，将混合物加入到水中，水作为溶剂能够为去离子水，超纯水等实验常用水，每1.2mmol的混合物加入35-65mL的水，加入水后，同时进行磁力搅拌30-60min，使溶液逐渐变为浅灰色，形成溶液A。
步骤3，在溶液A中加入氟化铵和尿素，每1.2mmol的混合物加入100-140mg的氟化铵和480-520mg的尿素，继续搅拌均匀后，得到混合溶液B。
步骤4，将混合溶液B转移至内衬为聚四氟乙烯100mL的不锈钢高压反应釜中，同时在高压反应釜中放入步骤1中活化后的柔性碳基底，密封；将反应釜置于恒温鼓风干燥箱，开始进行水热反应，反应温度为110-130℃，反应时间14-18h，反应结束后，在柔性碳基底上制得反应产物；
步骤5，反应结束后，先后用去离子水和乙醇洗涤附着有反应产物的柔性碳基底若干次，将清洗后的柔性碳基底至于真空干燥箱中干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为12h，即得到基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列材料。
上述过程中，在步骤4中，尿素在水热条件下缓慢水解生成构晶离子OH-，这种缓慢的水解，不会引起溶液中反应物浓度的陡增，使构晶离子均匀分散在溶液中，与反应物达到分子水平的混合，氟化铵在水热条件下呈强酸性，具有提高反应速率和调节反应稳定性的作用；步骤4的反应过程中，氢氧根离子和金属阳离子Ni、Al、V在结合在一起，得到生长基元[Ni(OH)6/V(OH)6]4-、/[Al(OH)6/V(OH)6]3-，而生长基元先叠合为带正电的金属板层[Ni2+/V2 + 1-xAl3+/V2+(OH)2]x+,然后再吸附溶液中阴离子CO3 2-及H2O,阴离子又将吸附另一个带正电的金属板层，依此循环而组成层状化合物，最终形成规则有序的NiAlV三元金属氢氧化钠纳米片阵列结构，同时纳米片之间有孔隙；整个反应过程依附在柔性碳基底上，最终使得在柔性碳基底上生成反应产物。
实施例1
取尺寸为1cm×1cm的柔性碳布置于退火炉内，设置活化参数，升温速率为17℃/min，将炉内温度从室温升至500℃，并保持500℃活化反应30min，然后随炉降温至室温，活化完成后，取出待用；称取0.9mmol的NiCl2·6H2O、0.15mmol的无水AlCl3和0.15mmol的无水VCl3，置于烧杯并加入40mL的去离子水，磁力搅拌30min得到透明的浅灰色溶液，再称取120mg氟化铵、500mg尿素加到该溶液中再搅拌30min至透明的混合溶液。然后，将该溶液转移至内衬为聚四氟乙烯，容量为100mL的不锈钢高压反应釜中，将处理好的碳布也加入到反应釜内，密封。将反应釜置入恒温鼓风干燥箱内，在120℃水热反应16小时。反应结束后，先用去离子水洗涤碳布3次，再用乙醇洗涤1次。将最终得到的碳布放入真空干燥箱内低温干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为12小时，得到基于柔性碳基底Ni0.75Al0.125V0.125三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料。
对实施例1所得基于柔性碳基底Ni0.75Al0.125V0.125三元金属氢氧化物纳米片阵列的复合材料进行XRD、SEM、TEM-Mapping、EDX分析、电催化析氧性能，结果如图1-图5及表1所示。
图1为本发明实施例1制备的基于柔性碳基底Ni0.75Al0.125V0.125三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料的XRD图谱，与Ni(OH)20.75H2O-PDF-38-0715标准卡片一致，未见Al和V的特征峰，说明掺入的Al、V非常少。
图2为本发明实施例1制备的基于柔性碳基底Ni0.75Al0.125V0.125三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料的SEM图，可以看出，材料疏松多孔、尺寸均匀，紧密附着在柔性碳纤维表面。
图3为本发明实施例1制备的基于柔性碳基底Ni0.75Al0.125V0.125三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料的TEM-Mapping图，可以看出，纳米片上均匀分布着Ni、Al、V、O四种元素，证实了产物中确实存在Al、V元素。
图4为本发明实施例1制备的基于柔性碳基底Ni0.75Al0.125V0.125三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料的EDX图谱，进一步证实产物中主要存在Ni、Al、V、O四种元素。
图5为本发明实施例1制备的基于柔性碳基底Ni0.75Al0.125V0.125三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料的析氧电催化性能图，(a)图为产物在1M KOH溶液中的析氧LSV曲线图，所有的测试都是在标准三电极体系中测试的，其中对电极为铂网，参比电极为银/氯化银电极，工作电极为所制备样品。实施例1中的样品Ni0.75Al0.125V0.125三元金属氢氧化物的析氧电流密度达到50mv/cm2的过电势为337mv，而同方法制备的Ni0.75Al0.125二元金属氢氧化物的析氧电流密度达到50mv/cm2的析氧过电势为368mv，(b)图为产物相应的的tafel斜率曲线图，从图中可以看出，Ni0.75Al0.125V0.125三元金属氢氧化物和Ni0.75Al0.125二元金属氢氧化物的tafel斜率分别为42.12和75.86mv·dec-1。显然，Ni0.75Al0.125V0.125三元金属氢氧化物的析氧催化性能明显的优于Ni0.75Al0.125二元金属氢氧化物，而且实施例1中产物的析氧催化性能也优于之前报道的同类型材料，说明V元素的掺杂和碳布的引入能极大的提高产物的电化学性能。
表1为本发明实施例1制备的Ni0.75Al0.125V0.125三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料的EDX图谱中元素的统计表，O和Ni含量较高，而Al和V含量较低，说明主要材料为Ni(OH)2。
表1 EDX图谱中元素的统计表
| 元素 | 重量，％ | 原子量，％ |
| O K | 37.37 | 64.43 |
| Al K | 10.85 | 11.10 |
| V K | 1.93 | 1.04 |
| Ni K | 49.85 | 23.43 |
| Totals | 100.00 | 100.00 |
实施例2：
取尺寸为1cm×1cm的柔性碳布置于退火炉内，设置活化参数，升温速率为17℃/min，并保持500℃活化反应30min，然后随炉降温至室温，活化完成后，取出待用；称取0.8mmol的NiCl2·6H2O、0.2mmol的无水AlCl3和0.2mmol的无水VCl3，置于烧杯并加入40mL的去离子水，磁力搅拌30min得到透明的浅灰色溶液，再称取120mg氟化铵、500mg尿素加到该溶液中再搅拌30min至透明的混合溶液。然后，将该溶液转移至内衬为聚四氟乙烯，容量为100mL的不锈钢高压反应釜中，将处理好的碳布也加入到反应釜内，密封。将反应釜置入恒温鼓风干燥箱内，在120℃水热反应16小时。反应结束后，先用去离子水洗涤碳布3次，再用乙醇洗涤1次。将最终得到的碳布放入真空干燥箱内低温干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为12小时，得到基于柔性碳基底Ni0.67Al0.125V0.125的三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料。
图6为本发明实施例2制备的基于柔性碳基底Ni0.67Al0.125V0.125三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料的SEM图，可以看出，材料疏松多孔、尺寸均匀，紧密附着在柔性碳纤维表面，纳米片阵列结构与实施例1所制备的相似，由于NiCl2·6H2O加入量的减少，实施例2所制备分布于碳纤维表面纳米片阵列尺寸小于实施例1。
实施例3：
取尺寸为1cm×1cm的柔性碳布置于退火炉内，设置活化参数，升温速率为17℃/min，并保持500℃活化反应30min，然后随炉降温至室温，活化完成后，取出待用；称取0.6mmol的NiCl2·6H2O、0.3mmol的无水AlCl3和0.3mmol的无水VCl3，置于烧杯并加入40mL的去离子水，磁力搅拌30min得到透明的浅灰色溶液，再称取120mg氟化铵、500mg尿素加到该溶液中再搅拌30min至透明的混合溶液。然后，将该溶液转移至内衬为聚四氟乙烯，容量为100mL的不锈钢高压反应釜中，将处理好的碳布也加入到反应釜内，密封。将反应釜置入恒温鼓风干燥箱内，在120℃水热反应16小时。反应结束后，先用去离子水洗涤碳布3次，再用乙醇洗涤1次。将最终得到的碳布置入真空干燥箱内低温干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为12小时，得到基于柔性碳基底Ni0.5Al0.25V0.25三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料。
图7为本发明实施例3制备的基于柔性碳基底Ni0.5Al0.25V0.25三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料的SEM图，可以看出，材料疏松多孔、尺寸均匀，紧密附着在柔性碳纤维表面，纳米片阵列结构与实施例1、实施例2所制备的相似，由于NiCl2·6H2O加入量的进一步减少，实施例3所制备分布于碳纤维表面纳米片阵列尺寸明显小于实施例1和实施例2。
对比实施例1-实施例3发现，随着NiCl2·6H2O加入量的减少，形成纳米片阵列符合材料的纳米片尺寸逐渐减少，说明Ni(OH)2作为纳米片生长的主要物质，V和Al为部分掺杂，这一点与上述的图1和表1的结果一致。
实施例4
取尺寸为1cm×1cm的柔性碳布置于退火炉内，设置活化参数，升温速率为18℃/min，将炉内温度从室温升至530℃，并保持530℃活化反应25min，然后随炉降温至室温，活化完成后，取出待用；称取0.9mmol的NiCl2·6H2O、0.15mmol的无水AlCl3和0.15mmol的无水VCl3，置于烧杯并加入50mL的去离子水，磁力搅拌30min得到透明的浅灰色溶液，再称取100mg氟化铵、480mg尿素加到该溶液中再搅拌30min至透明的混合溶液。然后，将该溶液转移至内衬为聚四氟乙烯，容量为100mL的不锈钢高压反应釜中，将处理好的碳布也加入到反应釜内，密封。将反应釜置入恒温鼓风干燥箱内，在115℃水热反应18小时。反应结束后，先用去离子水洗涤碳布3次，再用乙醇洗涤1次。将最终得到的碳布放入真空干燥箱内低温干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为12小时，得到基于柔性碳基底Ni0.75Al0.125V0.125三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料。
实施例5
取尺寸为1cm×1cm的柔性碳布置于退火炉内，设置活化参数，升温速率为20℃/min，将炉内温度从室温升至550℃，并保持550℃活化反应15min，然后随炉降温至室温，活化完成后，取出待用；称取0.9mmol的NiCl2·6H2O、0.15mmol的无水AlCl3和0.15mmol的无水VCl3，置于烧杯并加入35mL的去离子水，磁力搅拌30min得到透明的浅灰色溶液，再称取140mg氟化铵、510mg尿素加到该溶液中再搅拌30min至透明的混合溶液。然后，将该溶液转移至内衬为聚四氟乙烯，容量为100mL的不锈钢高压反应釜中，将处理好的碳布也加入到反应釜内，密封。将反应釜置入恒温鼓风干燥箱内，在110℃水热反应14小时。反应结束后，先用去离子水洗涤碳布3次，再用乙醇洗涤1次。将最终得到的碳布放入真空干燥箱内低温干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为12小时，得到基于柔性碳基底Ni0.75Al0.125V0.125三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料。
实施例6
取尺寸为1cm×1cm的柔性碳布置于退火炉内，设置活化参数，升温速率为15℃/min，将炉内温度从室温升至540℃，并保持540℃活化反应10min，然后随炉降温至室温，活化完成后，取出待用；称取0.9mmol的NiCl2·6H2O、0.15mmol的无水AlCl3和0.15mmol的无水VCl3，置于烧杯并加入65mL的去离子水，磁力搅拌30min得到透明的浅灰色溶液，再称取130mg氟化铵、520mg尿素加到该溶液中再搅拌30min至透明的混合溶液。然后，将该溶液转移至内衬为聚四氟乙烯，容量为100mL的不锈钢高压反应釜中，将处理好的碳布也加入到反应釜内，密封。将反应釜置入恒温鼓风干燥箱内，在130℃水热反应15小时。反应结束后，先用去离子水洗涤碳布3次，再用乙醇洗涤1次。将最终得到的碳布放入真空干燥箱内低温干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为12小时，得到基于柔性碳基底Ni0.75Al0.125V0.125三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料。
实施例7
取尺寸为1cm×1cm的柔性碳布置于退火炉内，设置活化参数，升温速率为16℃/min，将炉内温度从室温升至520℃，并保持520℃活化反应20min，然后随炉降温至室温，活化完成后，取出待用；称取0.9mmol的NiCl2·6H2O、0.15mmol的无水AlCl3和0.15mmol的无水VCl3，置于烧杯并加入45mL的去离子水，磁力搅拌30min得到透明的浅灰色溶液，再称取110mg氟化铵、490mg尿素加到该溶液中再搅拌30min至透明的混合溶液。然后，将该溶液转移至内衬为聚四氟乙烯，容量为100mL的不锈钢高压反应釜中，将处理好的碳布也加入到反应釜内，密封。将反应釜置入恒温鼓风干燥箱内，在125℃水热反应17小时。反应结束后，先用去离子水洗涤碳布3次，再用乙醇洗涤1次。将最终得到的碳布放入真空干燥箱内低温干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为12小时，得到基于柔性碳基底Ni0.75Al0.125V0.125三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料。
实施例8
取尺寸为1cm×1cm的柔性碳布置于退火炉内，设置活化参数，升温速率为17℃/min，将炉内温度从室温升至510℃，并保持510℃活化反应25min，然后随炉降温至室温，活化完成后，取出待用；称取0.9mmol的NiCl2·6H2O、0.15mmol的无水AlCl3和0.15mmol的无水VCl3，置于烧杯并加入55mL的去离子水，磁力搅拌30min得到透明的浅灰色溶液，再称取120mg氟化铵、490mg尿素加到该溶液中再搅拌30min至透明的混合溶液。然后，将该溶液转移至内衬为聚四氟乙烯，容量为100mL的不锈钢高压反应釜中，将处理好的碳布也加入到反应釜内，密封。将反应釜置入恒温鼓风干燥箱内，在130℃水热反应16小时。反应结束后，先用去离子水洗涤碳布3次，再用乙醇洗涤1次。将最终得到的碳布放入真空干燥箱内低温干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为12小时，得到基于柔性碳基底Ni0.75Al0.125V0.125三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料，其特征在于，所述柔性碳基底上附着有NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列，所述NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列为Ni、Al、V三种金属离子和氢氧根离子形成的氢氧化物片状结构的阵列。
2.根据权利要求1所述的一种基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料，其特征在于，所述柔性碳基底为亲水性柔性碳基底。
3.一种基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，活化柔性碳布，得到活化后的柔性碳基底；
步骤2，以任意比例混合NiCl2·6H2O、无水AlCl3和无水VCl3，形成混合物，将混合物溶解于水，搅拌后形成浅灰色的溶液A；
步骤3，在溶液A中加入氟化铵和尿素，搅拌均匀后，得到混合溶液B；
步骤4，将步骤1得到的活化后的柔性碳基底放置于混合溶液B中，发生水热反应，反应结束后，在柔性碳基底上制得反应产物，所述反应产物为NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列；
步骤5，将步骤4得到的附着有反应产物的柔性碳基底清洗并干燥，制得基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料。
4.根据权利要求3所述的一种基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，柔性碳布的活化过程为：将柔性碳布在炉内加热，加热温度为500-550℃，加热时间为10-30minn，加热结束后，柔性碳布随炉冷却至室温，形成活化后的柔性碳基底。
5.根据权利要求4所述的一种基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料的制备方法，其特征在于，活化过程中，炉内的升温速率为15-20℃/min。
6.根据权利要求3所述的一种基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，每1.2mmol的混合物加入35-65mL的水。
7.根据权利要求3所述的一种基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中，每1.2mmol的混合物加入100-140mg的氟化铵。
8.根据权利要求3所述的一种基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中，每1.2mmol的混合物加入480-520mg的尿素。
9.根据权利要求3所述的一种基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4中，水热反应温度为110-130℃，反应时间14-18h。
10.根据权利要求3-8任意一项所述的基于柔性碳基底的NiAlV三元金属氢氧化物纳米片阵列复合材料的制备方法，其特征在于，步骤5中，附着有反应产物的柔性碳基底通过去离子水及乙醇清洗。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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