CN112481640B - NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本申请提供了NiFe‑LDH@CoSx/NF复合材料及其制备方法和应用，其制备方法包括：将铁源和尿素加入去离子水中，搅拌，得到第一反应混合物；将第一反应混合物与泡沫镍(NF)在80‑120℃下水热反应6‑10小时，得到NiFe‑LDH/NF复合材料；将钴源和硫源溶于去离子水中，得到第二反应混合物；将NiFe‑LDH/NF复合材料浸入第二反应混合物中，通过电化学沉积，得到NiFe‑LDH@CoSx/NF复合材料。通过上述方法制备得到的NiFe‑LDH@CoSx/NF复合材料同时具有优异的OER和HER性能，可作为双功能催化剂进行全解水。

Description

NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本申请涉及水分解反应催化剂制备技术领域，特别是NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着化石燃料的消耗以及引发的环境污染问题，寻找替代能源已成为当今社会面临的严峻挑战。为解决这些问题，可再生能源的利用和存储得到越来越多的关注。电解水产氢和产氧，把电能高效大量地存储在化学键中，在解决电能难以存储难题的同时，也获得了零污染、热值高和可循环使用的氢能，是一种高效的制备洁净、可持续能源的技术。但是，水分解反应的两个半反应(析氢反应(HER)和析氧反应(OER))的发生都需要较大的活化能垒。需要适宜的催化剂来降低这两个半反应的能垒和过电势，使水分解反应顺利进行。
目前，活性最高的HER催化剂是Pt基材料，而活性高的OER催化剂为RuO2和IrOx材料，这些贵金属材料因储量少、价格昂贵、易失活等缺点而不能大规模实际应用。并且，绝大多数的HER或OER催化剂都属于单催化剂(即只具备HER催化活性或只具备OER 催化活性)，也限制了其实际应用。因此，开发一种价格低廉、能够在水分解反应中同时具备HER和OER催化活性的催化剂，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
鉴于现有技术的上述问题，本申请的目的在于提供一种NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料及其制备方法，用以解决水分解反应催化剂价格昂贵、只具备HER或OER催化活性的问题。
本申请的第一方面提供了一种NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)将铁源和尿素加入去离子水中，搅拌，得到第一反应混合物；
其中，所述铁源与所述尿素的摩尔比为1：(3-7)，所述铁源的摩尔数与所述去离子水的体积比例为1：(16-20)mol/L；
(2)将所述第一反应混合物与泡沫镍(NF)在80-120℃下水热反应6-10小时，反应完毕后，用蒸馏水和无水乙醇洗净，干燥，得到NiFe-LDH/NF复合材料；
(3)将钴源和硫源溶于去离子水中，得到第二反应混合物；
其中，所述钴源与所述硫源的摩尔比为1：(90-110)，所述硫源的摩尔数与所述去离子水的体积比例为(0.5-3.5)：1mol/L；
(4)将步骤(2)得到的NiFe-LDH/NF复合材料浸入所述第二反应混合物中，进行电化学沉积，沉积完毕后，将所得产物用去离子水和无水乙醇冲洗，自然干燥，得到NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料。
本申请的第二方面提供了一种如第一方面所述制备方法制得的NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料，其以泡沫镍为基底，通过水热合成法，在所述基底上生长出NiFe-LDH纳米片阵列，再通过电化学沉积法，在NiFe-LDH/NF上原位合成了由无定形CoSx包覆的NiFe-LDH纳米片阵列。
本申请提供的NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料的制备方法，采用简便的水热法，一步合成NiFe-LDH，再借助电沉积法在NiFe-LDH/NF表面上原位合成CoSx层，从而合成NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料。其制备过程避免使用贵金属材料，价格低廉，且操作简便，能够大规模应用于工业生产中。
本申请提供的NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料中存在的CoSx和NiFe-LDH界面，增快了电荷的转移速率，也增加了催化活性位点，极大提升了电催化活性；同时，具有这种超薄结构的纳米片，具有更大的比表面积和更多暴露的活性位点，而且引入导电性良好的泡沫镍为基底，在其上面紧密生长了由纳米片组装成的3D纳米棒阵列结构，更有利于电子转移和生成气体的释放；另外，由于纳米片是直接生长在泡沫镍(NF)基底上(而不是由高分子粘结剂粘结在上面)，因此和基底接触紧密而牢固，这样就保证了电子的直接转移，而且在较高电流密度、较大量气体产生时，气泡的形成不会使催化剂活性物质从NF基底脱落。因此，这种复合体催化剂同时具有优异的OER和HER性能，可作为双功能催化剂进行全解水。
当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一种实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施方式。
图1为实施例1、对比例1和对比例2复合材料的XRD图；
图2(a)和图2(b)为对比例1复合材料在不同放大倍数下的电镜照片；
图2(c)和图2(d)为对比例2复合材料在不同放大倍数下的电镜照片；
图2(e)和图2(f)为实施例1复合材料在不同放大倍数下的电镜照片；
图2(g)、图2(h)、图2(i)、图2(j)和图2(k)为实施例1复合材料的能谱-元素分布(EDS mapping)图；
图3(a)为对比例1复合材料的高分辨透射电镜(HRTEM)图；
图3(b)为图3(a)区域的快速傅里叶变换(FFT)图；
图3(c)为实施例1复合材料的透射电镜(TEM)图；
图3(d)为实施例1复合材料的高分辨透射电镜(HRTEM)图；
图4(a)为实施例1和对比例2复合材料的Fe 2p X射线光电子能谱(XPS)图；
图4(b)为实施例1和对比例2复合材料的Ni 2p XPS图；
图4(c)为实施例1和对比例1复合材料的Co 2p XPS图；
图5(a)为实施例1、对比例1和对比例2复合材料在1mol/L的氢氧化钾(KOH)溶液中的析氢反应的极化曲线；
图5(b)为实施例1、对比例1和对比例2复合材料在1mol/L的KOH溶液中的能斯特(Nyquist)曲线；
图5(c)为实施例1、对比例1和对比例2复合材料在1mol/L的KOH溶液中的析氧反应的极化曲线；
图5(d)为实施例1、对比例1和对比例2复合材料在1mol/L的KOH溶液中全解水的极化曲线。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员基于本申请中的实施例所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的第一方面提供了一种NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)将铁源和尿素加入去离子水中，搅拌，得到第一反应混合物；
其中，所述铁源与所述尿素的摩尔比为1：(3-7)，所述铁源的摩尔数与所述去离子水的体积比例为1：(16-20)mol/L；
(2)将所述第一反应混合物与泡沫镍(NF)在80-120℃下水热反应6-10小时，反应完毕后，用蒸馏水和无水乙醇洗净，干燥，得到NiFe-LDH/NF复合材料；
(3)将钴源和硫源溶于去离子水中，得到第二反应混合物；
其中，所述钴源与所述硫源的摩尔比为1：(90-110)，所述硫源的摩尔数与所述去离子水的体积比例为(0.5-3.5)：1mol/L；
(4)将步骤(2)得到的NiFe-LDH/NF复合材料浸入所述第二反应混合物中，进行电化学沉积，沉积完毕后，将所得产物用去离子水和无水乙醇冲洗，自然干燥，得到NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料。
上述制备方法，采用简便的水热法，一步合成NiFe-LDH，再借助电沉积法在NiFe-LDH/NF表面上原位合成CoSx层，从而合成NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料，其制备过程避免使用贵金属材料，价格低廉，且操作简便，能够大规模应用于工业生产中。在本申请的一些实施方式中，对铁源没有特别限制，只要能满足本申请目的即可，例如，所述铁源选自硝酸铁、硫酸铁、氯化铁中的至少一种。
在本申请的一些实施方式中，对钴源没有特别限制，只要能满足本申请目的即可，例如，所述钴源选自硝酸钴、硫酸钴、氯化钴中的至少一种。
在本申请的一些实施方式中，对硫源没有特别限制，只要能满足本申请目的即可，例如，所述硫源选自硫脲、硫代乙酰胺中的至少一种。
在本申请中，对泡沫镍没有特别限制，只要能满足本申请目的即可，例如，可以选自天成和公司生产的泡沫镍(型号TCH-PJ01，厚1.6mm，孔径0.45g·cm-3)。并且，泡沫镍可以以片状的形式加入，也可以一次加入多片，从而提高反应速率。并且，本申请对泡沫镍的加入量也没有特别限制，只要能满足本申请目的即可，例如，可以过量加入。优选地，泡沫镍与第一反应混合物的质量比为1：(14-15)，从而使一部分泡沫镍作为基底材料增强了电催化剂复合材料的导电性，另一部分泡沫镍与铁源反应，提升复合材料的电催化性能。
在本申请的一些实施方式中，可以对泡沫镍进行预处理，例如，先将泡沫镍剪裁为1 ×2cm左右的片材，先用5％盐酸溶液浸泡20-30min，然后依次用丙酮、去离子水和乙醇分别超声清洗10-15min，以得到洁净的泡沫镍片材。
在本申请的一些实施方式中，在步骤(4)中，NiFe-LDH/NF复合材料可以以片状的形式加入，也可以一次加入多片，从而提高反应速率。并且，对NiFe-LDH/NF复合材料的用量没有特别限制，只要满足本申请目的即可，例如，可以过量加入。并且，优选地，NiFe- LDH/NF复合材料与第二反应混合物的质量比为1：(14-15)。
在具体实施过程中，步骤(2)的水热反应可以在水热反应釜中来实现。在具体实施过程中，第一反应混合物的体积可以为水热反应釜容积的60-90％。
需要说明的是，水热反应的操作步骤是本领域技术人员所熟知的，本领域技术人员可以根据本申请提供的相关水热反应参数，例如水热反应的温度、时间等进行操作。
在本申请的一些实施方式中，在步骤(2)和步骤(4)的反应结束后，将反应所得产物用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤，直到洗涤液无色，且Ph约为中性，干燥后得到NiFe- LDH/NF复合材料和NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料。当然，也可以将无水乙醇替换为丙酮等易挥发、低毒的有机溶剂来洗涤所得产物。用于洗涤的溶剂在本申请中不作特别限定，只要能满足本申请目的即可。
在本申请的一些实施方式中，还可以将步骤(2)和步骤(4)的反应产物洗涤干净后，置于40-50℃环境下干燥10-16h，以得到洁净的复合材料。在此温度范围内干燥，可以得到具有良好性能的本申请的复合材料。
本申请的第二方面提供了一种如第一方面所述制备方法制得的NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料，其以泡沫镍为基底，通过水热合成法，在所述基底上生长出NiFe-LDH纳米片阵列，再通过电化学沉积法，在NiFe-LDH/NF上原位合成了由无定形CoSx包覆的NiFe-LDH纳米片阵列。
本申请提供的NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料，避免使用贵金属，价格低廉；并且，具有更大的比表面积和更多暴露的活性位点，从而极大提升了电催化活性，同时具有优异的OER和HER性能，能够同时作为析氢反应和析氧反应的电催化剂使用。
本申请的第三方面提供了本申请的NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料用作水分解反应催化剂的用途。
在本申请的一些实施方式中，所述NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料在碱性条件下，作为析氢反应催化剂、析氧反应催化剂中的至少一种。
以下，举出实施例及对比例来对本申请的实施方式进行更具体地说明。各种的试验及评价按照下述的方法进行。另外，只要无特别说明，“份”、“％”为质量基准。
实施例1
<NiFe-LDH/NF的制备>
称0.808g(2mmol)硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)、0.601g(10mmol)尿素，于36ml去离子水搅拌，形成透明均匀黄色溶液。将溶液与预处理过的NF(2cm×3cm)转移至50ml聚四氟乙烯内胆的不锈钢高压反应釜，密封，并在烘箱中100℃反应8h。反应完毕，用蒸馏水和无水乙醇洗净，干燥，得到在NF上生长的NiFe-LDH/NF。
NF的预处理过程为：将NF裁剪为2cm×3cm的片材，先用5％盐酸溶液浸泡20-30min，然后依次用丙酮、去离子水和乙醇分别超声清洗10-15min。
<NiFe LDH@CoSx/NF的制备>
称取0.58g(2mmol)硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)、15.2g(200mmol)硫脲,溶于100ml去离子水中，形成浓度为20mmol/L的Co2+溶液。
将制备得到的NiFe-LDH/NF裁剪为1cm×2cm后，浸入电沉积液中，使用CHI600电化学工作站(生产厂家：上海辰华仪器有限公司)，利用循环伏安法(CV)进行电沉积。将 1cm×2cm NiFe-LDH/NF、碳棒和饱和甘汞电极(SCE)分别作为工作电极、对电极和参比电极，电压范围为-1.2～0.2V，扫描速率为5mV/s，进行10圈的沉积。沉积完毕，将样品用去离子水和无水乙醇冲洗，自然干燥，得到NiFe LDH@CoSx/NF复合材料。
实施例2
除了铁源为氯化铁以外，其余与实施例1相同。
实施例3
除了钴源为硫酸钴以外，其余与实施例1相同。
实施例4
除了硫源为硫代乙酰胺以外，其余与实施例1相同。
对比例1
<CoSx/NF的制备>
称取0.58g(2mmol)Co(NO3)2·6H2O、15.2g(200mmol)硫脲，溶于100ml去离子水中，形成浓度为20mmol/L的Co2+溶液。
将1cm×2cm泡沫镍(NF)放置于1mol/L的HCl溶液中超声清洗约30分钟，除去表面NiO 层，再使用丙酮，去离子水和无水乙醇分别清洗，晾干，将处理过的NF(1cm×2cm)浸入电沉积液中，使用CHI600电化学工作站，利用循环伏安法(CV)进行电沉积。将1cm×2cm 的NF、碳棒和饱和甘汞电极(SCE)分别作为工作电极、对电极和参比电极，电压范围为- 1.2～0.2V，扫描速率为5mV/s，进行10圈的沉积。沉积完毕，将样品用去离子水和无水乙醇冲洗，自然干燥，得到CoSx/NF复合材料。
对比例2
<NiFe-LDH/NF的制备>
称0.808g(2mmol)Fe(NO3)3·9H2O、0.601g(10mmol)尿素，于36ml去离子水搅拌，形成透明均匀黄色溶液。将溶液与预处理过的NF(2cm×3cm)转移至50ml聚四氟乙烯内胆的不锈钢高压反应釜，密封，并在烘箱中100℃反应8h。反应完毕，用蒸馏水和无水乙醇洗净，干燥，得到在NF上生长的NiFe-LDH/NF。
NF的预处理过程为：将NF裁减为2cm×3cm的片材，先用5％盐酸溶液浸泡20-30min，然后依次用丙酮、去离子水和乙醇分别超声清洗10-15min。
<结构分析及性能测试>
X射线衍射(XRD)结果分析：
对实施例1和对比例1-2的复合材料进行XRD分析，所得XRD图如图1所示，图1 中谱线(a)为对比例1的复合材料、谱线(b)为对比例2的复合材料、谱线(c)为实施例1的复合材料，可以看出：谱线(a)中，只出现了2θ为44.5、51.8和76.4°的衍射峰，对应单质Ni(标准衍射(PDF)卡片号为04-0850)的衍射峰，即存在泡沫镍，但是从谱线(a)中没有观察到钴硫化物CoSx的衍射峰，说明此过程产生的CoSx大部分以无定形状态存在；谱线(b)中，2θ＝10.8°(d＝0.81nm)、22.6°(d＝0.39nm)、34.3°(d＝0.25nm)和38.6°(d＝0.23nm)的衍射峰，分别对应LDH的(003)、(006)、(012)和(015)晶面，层间距为 0.81nm，另外60.8°(d＝0.15nm)的峰，对应于(110)晶面，是LDH层板的特征峰，同时，2θ＝44.5、51.8和76.4°处对应单质Ni的衍射峰也存在，说明成功在泡沫镍上制得NiFe-LDH；谱线(c)中，NiFe-LDH和泡沫镍的衍射峰依然存在，但没有出现明显的CoSx的峰，说明由于电沉积得到的CoSx大部分可能是以无定形状态存在，或晶型的CoSx含量非常少，导致没有明显的XRD衍射峰。
扫描电子显微镜(SEM)结果分析：
对实施例1和对比例1-2的复合材料进行电镜分析，其中，图2(a)和图2(b)为对比例1的CoSx/NF的SEM照片，可见超薄的CoSx纳米片阵列生长于泡沫镍之上；图2(c) 和图2(d)为对比例2的NiFe-LDH/NF的SEM照片，可见生长在泡沫镍的NiFe-LDH纳米片阵列，纳米片的边长尺寸在500nm-2μm左右，厚度5-10nm，这些薄的纳米片交错生长，可提供更大的比表面积，也为生长CoSx提供空间；图2(e)和图2(f)为实施例 1的NiFe LDH@CoSx/NF的SEM照片，可见，当在NiFe-LDH/NF上电沉积上CoSx后，材料的基本形貌未发生改变，依然保持原纳米片阵列的形貌，但是片层的厚度稍微增大，约20nm，可能是因为其表面沉积了CoSx；图2(g)-图2(k)为实施例1的NiFe LDH@CoSx/NF的能谱-元素分布图，可见，Ni、Fe元素均匀分布在NiFe-LDH/NF的纳米片上，同时，而且还有Co、S元素存在，说明电沉积过程中确实生成CoS化合物。
透射电镜(TEM)结果分析：
图3(a)为CoSx/NF的HRTEM照片，没有观察到明显的晶格条纹，说明该电化学沉积法合成的CoSx是无定形的；图3(b)为图3(a)区域的快速傅里叶变换(FFT)图，观察到的扩散环也表示CoSx为无定形结构；图3(c)为NiFe-LDH@CoSx/NF的TEM照片，从图中可以看到，当在NiFe-LDH纳米片沉积上CoSx后，纳米片的厚度依然非常薄，这样可暴露更多的催化活性位点，发挥更优的催化活性；从图3(d)NiFe-LDH@CoSx/NF的 HRTEM照片，可看到0.25nm的晶面间距，对应NiFe-LDH的(012)晶面，此晶格条纹的周围存在无明显晶格条纹的一片区域，对应无定形CoSx，从图3(d)很容易观察到NiFe- LDH与CoSx之间清晰的界面，此界面的存在有利于增加电荷转移和增多暴露的活性位点，进而提高电催化活性。
X射线光电子能谱(XPS)结果分析：
对实施例1和对比例1-2复合材料进行XPS分析，其中：
图4(a)为实施例1和对比例2复合材料的Fe 2p XPS图，可见，在对比例2(NiFe-LDH/NF)中的Fe 2p谱图中，结合能为725.91eV和712.77eV的两个峰分别对应Fe3+的 Fe2p1/2和Fe 2p3/2，实施例1(NiFe-LDH@CoSx/NF)中Fe3+的Fe 2p1/2和Fe 2p3/2结合能为725.90eV和712.78eV，说明在NiFe-LDH/NF沉积上CoSx后，Fe3+的价态基本没变，说明电沉积CoSx的反应对NiFe-LDH的结果影响不大；
图4(b)为实施例1和对比例2复合材料的Ni 2p XPS图，可见，NiFe-LDH/NF中872.93eV和855.45eV的结合能，分别归属于Ni 2p1/2和Ni 2p3/2，同时在879.21eV和861.29eV处观察到卫星峰，证明Ni元素的存在形式为Ni2+，但NiFe-LDH@CoSx/NF中的 Ni 2p谱图，Ni 2p1/2和Ni 2p3/2对应的结合能分别增大为873.51eV和855.62eV，这可能是由于NiFe-LDH@CoSx/NF中的NiFe-LDH和CoSx相互作用导致；
图4(c)为实施例1和对比例1复合材料的Co 2p XPS图，可见，对比例1(CoSx/NF)中结合能位于794.32eV和779.47eV的两个峰，分别对应Co3+的Co 2p1/2和Co 2p3/2，结合能位于797.67eV和781.92eV的两个峰分别对应Co2+的Co 2p1/2和Co2p3/2，可看出在无定形CoSx中，三价和二价Co并存，且由XPS定量分析可得Co2+/Co3+的摩尔比为1.79： 1，在NiFe-LDH@CoSx/NF中的Co 2p图谱中，Co3+的Co 2p1/2和Co 2p3/2对应的峰向低结合能的方向移至793.92eV和779.12eV，同时Co2+的Co 2p1/2和Co 2p3/2对应的峰也向低结合能的方向移至796.62eV和781.62eV，再次证明在NiFe-LDH@CoSx/NF复合体中， NiFe-LDH和CoSx通过界面存在相互作用，与NiFe-LDH/NF相比，复合体中Ni的结合能升高；与CoSx/NF相比，复合体中Co的结合能降低，说明Ni将电子转移到Co,此复合体中的电子转移作用可有效提升电催化性能。
电催化性能测试：
采用标准三电极体系对实施例1、对比例1和对比例2的复合材料进行测试，将复合材料裁剪为约1×2cm的样品，夹于电极夹上作为工作电极，对电极为石墨电极，参比电极为饱和甘汞电极。电解液为1mol/L的KOH溶液。测试前向电解液中通氩气30min以去除溶解氧。采用线性扫描伏安法(LSV)测试极化曲线，扫描速率2mV/s。测试结果如下：
图5(a)为实施例1、对比例1和对比例2复合材料在1mol/L的KOH溶液中的析氢反应的极化曲线，其中，NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料显示出很好的HER催化活性，只需136mV的过电位就能达到10mA cm-2的电流密度(η10＝136mV)，过电位远低于 CoSx/NF(η10＝200mV)和NiFe-LDH/NF(η10＝368mV)；
采用电化学阻抗谱研究电极的动力学过程，测试了不同电极的Nyquist曲线，如图5 (b)为实施例1、对比例1和对比例2复合材料在1mol/L的KOH溶液中的Nyquist曲线，通过比较低频半圆的半径大小可知，NiFe-LDH@CoSx/NF具有最小的电荷转移阻抗，在析氢反应中电子转移速率最快，这也说明NiFe-LDH@CoSx/NF复合体具有更优异的HER催化性能；
图5(c)为实施例1、对比例1和对比例2复合材料在1mol/L的KOH溶液中的析氧反应的极化曲线，可以看到，NiFe-LDH@CoSx/NF达到10mA cm-2的电流密度的过电位只需206mV(η10＝206mV)；相较之下，CoSx/NF(η10＝277mV)和NiFe-LDH/NF(η10＝226 mV)具有更高的过电位，而且在相同的电位下，电流密度比NiFe-LDH@CoSx/NF复合体的η10小很多；
由于NiFe-LDH@CoSx/NF在碱性条件下同时显示出优异的HER和OER催化活性，我们测试了其全解水的催化性能，图5(d)为实施例1、对比例1和对比例2复合材料在1 mol/L的KOH溶液中全解水的极化曲线，可见，在达到10mA cm-2的电流密度时，NiFe- LDH@CoSx/NF仅需1.537V的电压，远小于CoSx/NF(1.661V)和NiFe-LDH/NF(1.718V)，证明由于CoSx和NiFe-LDH界面的存在，电荷转移速率的加快和活性位点的增多，大大提升了复合体催化剂的电催化全解水性能。
综上，本申请的NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料，价格低廉，制备方法简便，并且同时具有优异的OER和HER性能，可作为双功能催化剂进行全解水。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。

Claims (7)

1.一种NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)将铁源和尿素加入去离子水中，搅拌，得到第一反应混合物；
其中，所述铁源与所述尿素的摩尔比为1：(3-7)，所述铁源的摩尔数与所述去离子水的体积比例为1：(16-20)mol/L；
(2)将所述第一反应混合物与泡沫镍(NF)在80-120℃下水热反应6-10小时，反应完毕后，用蒸馏水和无水乙醇洗净，干燥，得到NiFe-LDH/NF复合材料；
(3)将钴源和硫源溶于去离子水中，得到第二反应混合物；
其中，所述钴源与所述硫源的摩尔比为1：(90-110)，所述硫源的摩尔数与所述去离子水的体积比例为(0.5-3.5)：1mol/L；
(4)将步骤(2)得到的NiFe-LDH/NF复合材料浸入所述第二反应混合物中，进行电化学沉积，沉积完毕后，将所得产物用去离子水和无水乙醇冲洗，自然干燥，得到NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述铁源选自硝酸铁、硫酸铁、氯化铁中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述钴源选自硝酸钴、硫酸钴、氯化钴中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述硫源选自硫脲、硫代乙酰胺中的至少一种。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的方法制备的NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料，其以泡沫镍为基底，通过水热合成法，在所述基底上生长出NiFe-LDH纳米片阵列，再通过电化学沉积法，在NiFe-LDH/NF上原位合成了由无定形CoSx包覆的NiFe-LDH纳米片阵列。
6.根据权利要求5所述的NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料用作水分解反应催化剂的用途。
7.根据权利要求6所述的用途，其中，所述NiFe-LDH@CoSx/NF复合材料在碱性条件下，作为析氢反应催化剂、析氧反应催化剂中的至少一种。
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