CN111054408A - 一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法 - Google Patents
一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111054408A CN111054408A CN201911259671.9A CN201911259671A CN111054408A CN 111054408 A CN111054408 A CN 111054408A CN 201911259671 A CN201911259671 A CN 201911259671A CN 111054408 A CN111054408 A CN 111054408A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nickel
- molybdenum
- preparation
- porous
- bifunctional electrocatalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- DDTIGTPWGISMKL-UHFFFAOYSA-N molybdenum nickel Chemical compound [Ni].[Mo] DDTIGTPWGISMKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 229910005809 NiMoO4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- KWSLGOVYXMQPPX-UHFFFAOYSA-N 5-[3-(trifluoromethyl)phenyl]-2h-tetrazole Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=CC(C2=NNN=N2)=C1 KWSLGOVYXMQPPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 11
- 229910001379 sodium hypophosphite Inorganic materials 0.000 claims description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- AOPCKOPZYFFEDA-UHFFFAOYSA-N nickel(2+);dinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O AOPCKOPZYFFEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 235000015393 sodium molybdate Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000011684 sodium molybdate Substances 0.000 claims description 6
- TVXXNOYZHKPKGW-UHFFFAOYSA-N sodium molybdate (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O TVXXNOYZHKPKGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 2
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 13
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 abstract 1
- 238000004502 linear sweep voltammetry Methods 0.000 description 16
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 4
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 2
- 208000018459 dissociative disease Diseases 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- KJLFZWJDCDJCFB-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Ni+2] KJLFZWJDCDJCFB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical class Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(IV) oxide Inorganic materials O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/14—Phosphorus; Compounds thereof
- B01J27/186—Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J27/188—Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
- B01J27/19—Molybdenum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/33—Electric or magnetic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
- B01J37/088—Decomposition of a metal salt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，属于电化学电极材料技术领域，具体为以泡沫镍为基体，利用水热法及随后的热处理、掺杂磷，制备多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂材料的方法，反应温度为300‑360℃，反应时间1.5‑2.5 h，升温速率为1.5‑2.5℃/min；得到磷掺杂多孔NiMoO4纳米片；并且直接作为工作电极，该工作电极具有优异的双功能电催化性能；OER催化活性提高可归因于多孔结构的形成，HER催化活性提高可归因于P掺杂引起的电子结构的优化及多孔结构。
Description
技术领域
本发明属于电化学电极材料技术领域，涉及一种二维电极材料制备方法，具体为一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法。
背景技术
近年来，随着能源危机和环境恶化的加剧，促使人们寻求清洁和可持续的发电技术以及氢气和氧气等能源载体的生产。包括氧气分解反应（OER）和氢气分解反应（HER）在内的水分解已被广泛认为是一种有效且可持续的方法，可从水中生成清洁且无污染的氢燃料。通常来说，贵金属（如Ir或Ru的氧化物，Pt/C）有出色的催化性能，常被用作OER和HER的基准的材料，但高成本，低耐用性和有限的资源阻碍了它们的大规模应用。各种丰富且价格低廉的过渡金属基催化剂及其衍生物作为OER催化剂，例如金属碳化物，氧化物和硫化物等，尤其是镍钼基氧化物，由于成本低，多样化，稳定性好，易于制备以及合成环保而受到相当多的关注。作为一种新兴的纳米材料，二维纳米材料在广泛的领域表现出优异的性能，包括催化，能量转换和存储，光电器件等，因此二维镍钼基金属氧化物的制备尤为重要。目前，对于这种过渡金属基催化剂仍存在一些性能上的欠缺，尤其对于HER类型的反应，由于形成的过渡金属基催化剂的孔隙结构不合理，表面携带自由电子少，导致HER性能下降。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，提供一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，目的是提高OER和HER的反应性能。
本发明是通过如下技术方案实现的。
一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：
1）镍钼前体（NiMo-precursor）的制备：将六水合硝酸镍和钼酸钠加入到溶剂中充分溶解，在该溶液中加入泡沫镍，之后将加了泡沫镍的溶液加入反应釜中反应得到镍钼前体。
2）热处理：将镍钼前体放入管式炉中进行热处理，在管式炉上游坩埚内放入次磷酸钠，在管式炉下游坩埚放入所述的镍钼前体，处理条件为：反应温度为300-360 ℃，反应时间1.5-2.5 h，升温速率为1.5-2.5 ℃/min；得到磷掺杂多孔NiMoO4纳米片。
优选的，所述溶剂为水和无水乙醇的混合溶液。
更优的，所述水和无水乙醇的体积比为1:1。
优选的，所述热处理的处理条件为：反应温度为350 ℃，反应时间2 h，升温速率为2 ℃/min。
优选的，六水合硝酸镍和钼酸钠的摩尔比为1:1。
优选的，所述泡沫镍的表面积为2·4cm2。
更优的，制备得到的镍钼前体的表面积为1·2cm2。
更优的，所述次磷酸钠的量为0.05 g～0.2 g。
更优的，所述次磷酸钠的加入量为0.1g。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为。
多孔纳米片具有超薄纳米片和介孔结构，因此具有提供超高密度活性位点和快速传质通路的潜力，从而可以提高电化学能量存储和转换装置的性能。为以泡沫镍为基体，利用水热法及随后的热处理制备多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂材料（NiMoO4和P-dopedNiMoO4），并具有优异的双功能电催化性能。其中NiMoO4和具有优异的OER性能，例如10 mAcm-2下的239 mV的低过电位，优于商业RuO2的性能（284 mV@10 mA cm-2）。而P-doped NiMoO4具有优异的HER性能，特别是当NiMo-precursor的尺寸为1*2 cm2，次磷酸钠的量为0.1 g时所制备的P-doped NiMoO4在碱性介质中具有最优的HER性能，例如在10 mA cm-2下的144 mV的低过电位，优于NiMoO4的性能（176 mV@10 mA cm-2）。OER催化活性提高可归因于多孔结构的形成，HER催化活性提高可归因于P掺杂引起的电子结构的优化及多孔结构。
附图说明
图1是本发明中形貌是纳米片的NiMoO4的SEM图。
图2是本发明中形貌是多孔纳米片NiMoO4的TEM图。
图3是本发明中形貌是纳米片P-doped NiMoO4的SEM图。
图4是本发明中形貌是多孔纳米片P-doped NiMoO4的TEM图。
图5是本发明中不同材料的OER的LSV图。由图可以看出：NiMoO4的性能是最优的，达到10 mA cm-2的电流密度时，过电位仅需239 mV。
图6是本发明中不同材料的HER的LSV图。由图可以看出：当次磷酸钠为0.1 g时，P-doped NiMoO4的性能是最优的，达到10 mA cm-2的电流密度时，过电位仅需144 mV。
图7是本发明中NiMoO4，P-doped NiMoO4，NF与商业Pt/C的LSV图。由图可以看出：达到10 mA cm-2的电流密度时，P-doped NiMoO4的过电位仅需144 mV，明显优于NiMoO4。
图8是本发明中NiMoO4，P-doped NiMoO4作为电解水的两电极测试结果（LSV）。由图可以看出：达到10 mA cm-2的电流密度时，全水分解电位仅为1.68 V。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例和附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
一种以泡沫镍为基体，利用水热法及随后的热处理制备多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的方法及其OER/HER，包括如下步骤：
（1）、NiMo-precursor的制备
首先配制溶液，将六水合硝酸镍和钼酸钠加入到超纯水或去离子水和无水乙醇的混合溶液中；超纯水或去离子水和无水乙醇的比例为1:1（v:v），总体积为40 mL。每40 mL溶液中含有六水合硝酸镍摩尔量为1.5 mmol，钼酸钠的含量为1.5 mmol。
将溶液连续搅拌一定时间直至完全溶解溶质；然后将溶液加入到聚四氟乙烯反应釜中；最后将洗干净的表面积为2·4cm2的泡沫镍（NF）加入到溶液中，在一定温度下反应12h，用水和无水乙醇洗涤数次，然后真空干燥，制得表面积为1·2cm2的NiMo-precursor。
（2）热处理
将NiMo-precursor在管式炉中进行热处理，在空气中加热，反应温度为350 ℃，反应时间为2 h，升温速率为2 ℃/min，形成多孔NiMoO4纳米片，负载量约为0.2 mg/cm2。
将NiMo-precursor在管式炉中进行热处理，称量0.1g的次磷酸钠放在坩埚的上游，待处理样品放在坩埚的下游，氩气保护下进行热处理，反应温度为350 ℃，反应时间为2h，升温速率为2 ℃/min，得到磷掺杂多孔NiMoO4纳米片（P-doped NiMoO4），负载量约为0.2mg/cm2。
直接用NiMoO4和P-doped NiMoO4作为工作电极。作为对比，将5 mg商业催化剂（RuO2和Pt/C）分散在含有10 vol.%的Nafion溶液的1 mL无水乙醇中并超声30 min，制得催化剂分散液，将40 μL分散液滴在NF（1*1 cm2）上在空气中干燥获得商业工作电极。
（3）、实际样品表征及催化性能表征
将得到的NiMoO4进行SEM表征。附图1为制备得到的NiMoO4的SEM图。
将得到的NiMoO4在无水乙醇溶液中进行超声处理并清洗、干燥，以便对样品进行TEM表征。附图2为制备得到的NiMoO4的TEM图。
将得到的P-doped NiMoO4进行SEM表征。附图3为制备得到的NiMoO4的SEM图。
将得到的NiMoO4在无水乙醇溶液中进行超声处理并清洗、干燥，以便对样品进行TEM表征。附图4为制备得到的NiMoO4的TEM图。
制备得到的材料的性能是通过三电极（制备得到的材料作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，碳棒电极作为辅助电极）来表征的，工作电极尺寸大小为：0.5*0.5cm2，得到了极化曲线（LSV）。将该三电极体系首先置于1 M KOH溶液中，在1.1—1.8V（vs.RHE）的电位范围内利用线性扫描伏安法进行扫描，得到极化曲线（LSV），研究所制备材料的OER性能。图8表示本发明中不同材料的LSV图。
为表征所制备材料的HER性能，将该三电极体系首先置于1 M KOH溶液中，在-1.81—-0.81V（vs. RHE）的电位范围内利用线性扫描伏安法进行扫描，得到极化曲线（LSV）。图6表示本发明中不同掺p量的材料的LSV图。图7表示本发明中NiMoO4，P-dopedNiMoO4，NF与商业Pt/C的LSV图。
图5是本发明中不同材料的OER的LSV图。由图可以看出：NiMoO4的性能是最优的，达到10 mA cm-2的电流密度时，过电位仅需239 mV。
图6是本发明中不同材料的HER的LSV图。由图可以看出：当次磷酸钠为0.1 g时，P-doped NiMoO4的性能是最优的，达到10 mA cm-2的电流密度时，过电位仅需144 mV。
图7是本发明中NiMoO4，P-doped NiMoO4，NF与商业Pt/C的LSV图。由图可以看出：达到10 mA cm-2的电流密度时，P-doped NiMoO4的过电位仅需144 mV，明显优于NiMoO4。
图8是本发明中NiMoO4，P-doped NiMoO4作为电解水的两电极测试结果（LSV）。由图可以看出：达到10 mA cm-2的电流密度时，全水分解电位仅为1.68 V。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (9)
1.一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1）镍钼前体的制备：将六水合硝酸镍和钼酸钠加入到溶剂中充分溶解，在该溶液中加入泡沫镍，之后将加了泡沫镍的溶液加入反应釜中反应得到镍钼前体；
2）热处理：将镍钼前体放入管式炉中进行热处理，在管式炉上游坩埚内放入次磷酸钠，在管式炉下游坩埚放入所述的镍钼前体，处理条件为：反应温度为300-360 ℃，反应时间1.5-2.5 h，升温速率为1.5-2.5 ℃/min；得到磷掺杂多孔NiMoO4纳米片。
2.根据权利要求1所述的一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水和无水乙醇的混合溶液。
3.根据权利要求2所述的一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，其特征在于，所述水和无水乙醇的体积比为1:1。
4.根据权利要求1所述的一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，其特征在于，所述热处理的处理条件为：反应温度为350 ℃，反应时间2 h，升温速率为2 ℃/min。
5.根据权利要求1所述的一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，其特征在于，六水合硝酸镍和钼酸钠的摩尔比为1:1。
6.根据权利要求1所述的一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，其特征在于，所述泡沫镍的表面积为2·4cm2。
7.根据权利要求6所述的一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，其特征在于，制备得到的镍钼前体的表面积为1·2cm2。
8.根据权利要求7所述的一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，其特征在于，所述次磷酸钠的量为0.05 g～0.2 g。
9.根据权利要求7所述的一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，其特征在于，所述次磷酸钠的加入量为0.1g。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911259671.9A CN111054408A (zh) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | 一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911259671.9A CN111054408A (zh) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | 一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111054408A true CN111054408A (zh) | 2020-04-24 |
Family
ID=70300429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911259671.9A Pending CN111054408A (zh) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | 一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111054408A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111663152A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-15 | 哈尔滨工业大学 | 一种泡沫镍负载无定型磷掺杂钼酸镍双功能电催化电极的制备方法及应用 |
| CN113089014A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-07-09 | 西南石油大学 | 一种核壳结构超亲水超疏气高效析氢催化剂及其制备方法 |
| CN113481532A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-10-08 | 河南师范大学 | 一种双功能电催化剂的制备方法及其应用 |
| CN113512738A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-10-19 | 湖南师范大学 | 三元铁镍钼基复合材料电解水催化剂、其制备方法和应用 |
| CN114059082A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-02-18 | 安徽理工大学 | 一种N,P共掺杂NF@NiMoO4中空纳米线复合材料及其制备方法和应用 |
| CN115011997A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-06 | 石河子大学 | 一种自支撑中空糖葫芦状电催化剂及其制备方法和应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107651713A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-02-02 | 齐鲁工业大学 | 一种由纳米片组装的空心钼酸镍纳米花及其制备方法 |
| CN110227531A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-09-13 | 太原理工大学 | 一种钼掺杂钴铁氧化物纳米片双功能电催化剂的制备方法 |
| CN110227480A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-09-13 | 华中农业大学 | 一种NiMo析氢电催化剂的制备方法 |
| CN110428978A (zh) * | 2019-07-28 | 2019-11-08 | 五邑大学 | 一种基于NiMoO4@石墨复合材料的储能电极的制备方法 |
-
2019
- 2019-12-10 CN CN201911259671.9A patent/CN111054408A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107651713A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-02-02 | 齐鲁工业大学 | 一种由纳米片组装的空心钼酸镍纳米花及其制备方法 |
| CN110227531A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-09-13 | 太原理工大学 | 一种钼掺杂钴铁氧化物纳米片双功能电催化剂的制备方法 |
| CN110227480A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-09-13 | 华中农业大学 | 一种NiMo析氢电催化剂的制备方法 |
| CN110428978A (zh) * | 2019-07-28 | 2019-11-08 | 五邑大学 | 一种基于NiMoO4@石墨复合材料的储能电极的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| JIANGHAO WANG ET.AL: ""Morphology engineering of nickel molybdate hydrate nanoarray for electrocatalytic overall water splitting: from nanorod to nanosheet"", 《RSC ADV.》 * |
| ZHENGJUN CHENET.AL: ""Highly dispersed Ni2-xMoxP nanoparticles on oxygen-defect-rich NiMoO4-y nanosheets as an active electrocatalyst for alkaline hydrogen evolution reaction"", 《JOURNAL OF POWER SOURCES》 * |
| 仝思远: "低能耗电解制氢用NiMoO4-P/NF阴极与NiFe/NiMoO4/NF阳极研究", 《万方数据知识服务平台》 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111663152A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-15 | 哈尔滨工业大学 | 一种泡沫镍负载无定型磷掺杂钼酸镍双功能电催化电极的制备方法及应用 |
| CN111663152B (zh) * | 2020-06-17 | 2022-10-28 | 哈尔滨工业大学 | 一种泡沫镍负载无定型磷掺杂钼酸镍双功能电催化电极的制备方法及应用 |
| CN113089014A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-07-09 | 西南石油大学 | 一种核壳结构超亲水超疏气高效析氢催化剂及其制备方法 |
| CN113512738A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-10-19 | 湖南师范大学 | 三元铁镍钼基复合材料电解水催化剂、其制备方法和应用 |
| CN113481532A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-10-08 | 河南师范大学 | 一种双功能电催化剂的制备方法及其应用 |
| CN113481532B (zh) * | 2021-08-12 | 2024-04-12 | 河南师范大学 | 一种双功能电催化剂的制备方法及其应用 |
| CN114059082A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-02-18 | 安徽理工大学 | 一种N,P共掺杂NF@NiMoO4中空纳米线复合材料及其制备方法和应用 |
| CN114059082B (zh) * | 2021-11-30 | 2024-03-19 | 安徽理工大学 | 一种N,P共掺杂NF@NiMoO4中空纳米线复合材料及其制备方法和应用 |
| CN115011997A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-06 | 石河子大学 | 一种自支撑中空糖葫芦状电催化剂及其制备方法和应用 |
| CN115011997B (zh) * | 2022-06-14 | 2023-08-29 | 石河子大学 | 一种自支撑中空糖葫芦状电催化剂及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111054408A (zh) | 一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法 | |
| CN109694071B (zh) | 一种以椰壳为原料制备氮掺杂多孔碳材料的方法及应用 | |
| CN114293200B (zh) | 一种多孔碳负载非晶态/晶态钌基高效析氢催化剂及其制备与应用 | |
| CN109759066B (zh) | 一种硼掺杂石墨烯负载的钴镍双金属氧化物析氧催化剂的制备方法 | |
| Ye et al. | Reduced graphene oxide supporting hollow bimetallic phosphide nanoparticle hybrids for electrocatalytic oxygen evolution | |
| CN111530483B (zh) | 一种自支撑Ni掺杂WP2纳米片阵列电催化剂及其制备方法 | |
| CN113981483A (zh) | 一种铂掺杂铜钴氢氧化物阵列结构的制备方法 | |
| CN114628696B (zh) | 一种多孔碳载钴基双功能氧催化剂的制备方法 | |
| CN111495399A (zh) | 一种s掺杂wp2纳米片阵列电催化剂及其制备方法 | |
| CN113667995B (zh) | 二维片状多巴胺热解碳包覆钌纳米团簇催化剂及制备使用方法 | |
| CN109289852B (zh) | 一种钴铁氧化物中空纳米笼材料、其制备方法及用途 | |
| CN109161922B (zh) | 一种由二氧化碳实现c1燃料电化学还原催化剂及其制备和应用 | |
| CN114921796A (zh) | 一种双功能自支撑电解水催化材料及制备方法和应用 | |
| CN110354870B (zh) | 一种高性能的银掺杂的硫化钴析氧催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN111151281B (zh) | 一种C3N4修饰的Co3O4自负载超薄多孔纳米片及其制备方法和应用 | |
| CN109208029B (zh) | 一种层状钒基MAX相化合物V4AlC3的应用及方法 | |
| CN107565139A (zh) | 一种燃料电池氧还原电催化剂磷、氮、镍共掺杂碳材料的制备方法 | |
| CN114196969B (zh) | 一种钌基析氧反应催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN111514912B (zh) | 一种三维Co掺杂WP2纳米片阵列电催化剂及其制备方法 | |
| CN110289421B (zh) | 一种超细磷酸铁镍纳米管材料的制备方法及其应用 | |
| CN114717583A (zh) | 一种铋纳米片负载钯双金属催化剂的制备方法与应用 | |
| CN114990630A (zh) | 基于zif-67衍生的空心双金属mof/氮掺杂碳复合材料电催化剂制备方法及其应用 | |
| CN108179434A (zh) | 一种NiO/NiS/CN纳米杂化材料的制备方法和应用 | |
| CN113774427A (zh) | 一种镍铁氧化物电催化剂的制备方法与应用 | |
| CN113774425A (zh) | 一种Ru修饰FeCo@NF电催化剂的制备方法及应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200424 |