CN113638002B - 一种FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种FeCo LDH/Ti3C2MXene/NF复合材料及其制备方法和应用。在HCl溶液中加入LiF粉末，然后加入Ti3AlC2粉末，油浴搅拌刻蚀后，离心洗涤，得到多层Ti3C2Tx沉淀；将Ti3C2Tx沉淀重新分散在去离子水，离心收集上层剥离的单层s‑Ti3C2悬浮液，然后通过离心收集s‑Ti3C2沉淀得到剥离的单层s‑Ti3C2固体；将s‑Ti3C2固体再分散形成溶液，将泡沫镍浸入，通过静电自组装形成MXene/NF；将MXene/NF、FeCl3、CoCl2·6H2O、尿素进行一步水热反应，冷却，洗涤，干燥，得到FeCo LDH/Ti3C2MXene/NF复合材料。与现有技术相比，本发明制备的FeCo LDH/Ti3C2MXene/NF复合材料，具有独特的海胆型丝状结构，提供有效的活性位点，三维多孔泡沫镍的高孔隙率可以促进电解质的扩散和电子的转移。

Description

一种FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及纳米材料技术领域，尤其是涉及一种FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
电化学水分解制氢技术(2H2O＝O2+2H2)被认为是最有前景的能量储存和转换方法之一。电化学水分解过程包括两个半反应，即阳极析氧反应(OER)，阴极析氢反应(HER)。由于多质子过程和高能垒导致OER动力学缓慢将成为电化学水分解制氢技术的瓶颈。鉴于这种情况下，开发高效电催化剂是必不可少的。
RuO2/IrO2基电催化剂显示出最佳的OER活性。然而，难以承受的成本和较差的耐用性进一步阻碍了电催化析氧的发展。迫切需要开发一种高活性的非贵金属电催化剂，以促进高效、经济的析氧反应。
层状双金属氢氧化物(LDHs)等层状结构由于其独特的物理、化学和电子性质，作为OER的高效电催化剂引起了广泛的研究兴趣。LDH具有多个金属中心和更大的电催化活性层间距，是由带正电的金属氢氧化物层和电荷补偿阴离子的组成决定。然而，结构不稳定性、导电性差和有限活性位点阻碍了其进一步发展。
CN 109402662 A公开了一种硒化钼二维层状碳化钛复合材料的制备方法，主要步骤为：一、将Se粉与水合肼混合搅拌，得到硒-水合肼的分散液；二、MXene-Ti3C2分散液与十六烷基三甲基溴化铵混合，加入钼酸钠，得到十六烷基三甲基溴化铵溶液；三、将硒-水合肼的分散液和十六烷基三甲基溴化铵溶液混合反应，得到混合溶液；四、将混合溶液用去离子水和乙醇清洗并离心，真空烘干，得到MoSe2@MXene-Ti3C2复合材料。该技术方案中的硒化钼二维层状碳化钛复合材料仍然无法克服π-π范德华力相互作用带来的弊端。
发明内容
本发明提供一种FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料及其制备方法和应用。本发明构建的泡沫镍上3D纳米微异质结构是将二维片层导电材料与一维纳米线相结合，从而构建基于泡沫镍的三维多孔结构，以此解决了电子传输速率慢，活性位点少和气体扩散通道被覆盖和堵塞的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：在HCl溶液中加入LiF粉末，然后缓慢加入Ti3AlC2粉末，油浴搅拌刻蚀后，用去离子水反复离心洗涤，洗至pH＝6，得到多层Ti3C2Tx沉淀，Ti3C2Tx中T表示表面基团，x表示表面基团具体的选择，x为-OH、＝O或-F中的一种或几种的混合物，当x为-OH，即表示T为-OH，当x为＝O，即表示T为＝O，当x为-F，即表示T为-F；
S2：将Ti3C2Tx沉淀重新分散在去离子水，离心收集上层剥离的单层s-Ti3C2悬浮液，然后通过离心收集s-Ti3C2沉淀得到s-Ti3C2固体；
S3：将s-Ti3C2固体再分散形成悬浮液，将泡沫镍(NF)浸入，通过静电自组装形成MXene/NF；
S4：将MXene/NF、FeCl3、CoCl2·6H2O、尿素加入去离子水和乙醇的混合溶液中，转入反应釜进行一步水热反应，冷却，洗涤，干燥，得到FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料。
MXene具有其他二维材料无法比拟的高导电性、优异的亲水性、大表面积、可调节结构和丰富的端基等特性。但是，若本发明单纯的使用MXene，则会因其本身固有的活性位点少而影响其进一步的催化性能。
本发明中FeCo LDH具有独特的丝状结构、较大的比表面积、较高的电化学活性，但若单纯的使用FeCo LDH则会因为其本身固有的差的电导率，影响电化学过程的电子传输速率，导致电催化性能不佳。而本技术方案中构造三维互连异质结构引入高反应性导电材料与传统活性材料的异质界面电荷重构是解决LDH有限活性位点有效策略。
本发明制备得到的FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料具有相互连接的3D多孔结构，相互连接的结构加速离子的扩散和电子的转移。本发明通过制备方法实现了对泡沫镍上活性位的精确设计，获得了较大的孔隙率，促进气体的吸附解吸，并且亲水性极好的MXene负载在泡沫镍上，有利于制备的材料与电解质溶液密切接触，促进析氧反应的进行。
在本发明的一个实施方式中，步骤S1中所述LiF与HCl溶液的质量体积比为(1-3)g/(20-50)mL，所述HCl溶液的浓度为9mol/L。
在本发明的一个实施方式中，步骤S1中所述油浴搅拌的温度为35-55℃，时间为18-24h。
在本发明的一个实施方式中，步骤S3中s-Ti3C2悬浮液的浓度为4-6mg mL-1。
在本发明的一个实施方式中，步骤S4中FeCl3、CoCl2·6H2O、尿素的摩尔投料比为(1.5-3)：(1.5-3)：(12-16)。
在本发明的一个实施方式中，步骤S4中所述水热反应的温度为120-200℃，反应时间为8-16h。
在本发明的一个实施方式中，步骤S4中的干燥过程均为真空干燥，干燥温度为60-80℃，干燥时间为12-24h。
本发明还提供上述制备方法得到的FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料。
本发明还提供上述制备方法得到的FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料的应用，所述FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料作为工作电极的应用。
在本发明的一个实施方式中，所述FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料作为电催化析氧材料的应用。
在本发明的一个实施方式中，将所述FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料作为电催化析氧电极材料。
在本发明的一个实施方式中，将所述FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料裁剪成1*2cm长方形条状，得到工作电极。
在本发明的一个实施方式中，将所述FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料作为电催化析氧电极材料，在电催化析氧反应中应用时，电解液的PH为10-14。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
1、本发明制备的FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料，具有独特的3D多孔结构，可以有效地抑制LDH纳米线的堆积，提供有效的活性位点，MXene与FeCo LDH的异质结构可以提高复合材料的电子传输速率。并优化反应中间体的电子结合能。从而促进电催化全分解水的反应。
2、本发明制备的FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料，其中MXene具有其他二维材料无法比拟的高导电性、优异的亲水性、大表面积、可调节结构和丰富的端基等特性。在本发明中设计并实现LDH装饰MXene，以结合他们优势，为制备高性能电催化全分解水电极材料提供了一种有效途径，这种3D多孔异质结构可以提供更加活跃的活性位点，异质结构的电荷重构加快电子的转移，优化反应中间体的结合能。
3、本发明提供的制备方法选用的原料价格低廉，无污染，制备过程中产生的溶剂无毒，可实现大规模的工业化推广。
附图说明
图1为实施例1得到的FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF的电催化析氧材料的LSV极化曲线图；
图2为实施例1得到的FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF的电催化析氧材料的Tafel斜率图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
各实施例中所用的各种原料，如无特殊说明，均为市售。
实施例1
一种FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
S1：在20mL 9M HCl溶液中加入1g LiF粉末，然后缓慢加入Ti3AlC2粉末，35℃油浴搅拌刻蚀24h后，用去离子水反复离心洗涤，洗至PH＝6，得到多层Ti3C2Tx沉淀。将Ti3C2Tx沉淀重新分散在去离子水，离心收集上层剥离的单层s-Ti3C2悬浮液，然后通过离心收集s-Ti3C2沉淀得到s-Ti3C2固体；
S2：将s-Ti3C2固体再分散形成4mg mL-1悬浮液，将泡沫镍(NF)浸入，通过静电自组装形成MXene/NF；将MXene/NF、1.5mmolFeCl3、1.5mmol CoCl2·6H2O、12mmol尿素加入40mL去离子水和乙醇的混合溶液中，转入反应釜进行一步水热反应，水热温度为120℃，反应时间8h,冷却至室温后，用去离子水和乙醇洗涤，60℃干燥12h，得到FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料。将FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料裁剪成1*2cm长方形条状，得到FeCo LDH/Ti3C2MXene/NF工作电极，记为(FCL-M1)。
经辰华CHI660e电化学工作站采用循环伏安法和线性扫描伏安的方法，采用三电极体系：以FCL-M1泡沫镍片为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt片电极为对电极，以1mol/L KOH为电解质溶液。检测该材料的在电流为10mA cm-2时的过电位。实施例1得到的FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF的电催化析氧材料的LSV极化曲线图如图1所示，实施例1得到的FeCo LDH/Ti3C2MXene/NF的电催化析氧材料的Tafel斜率图如图2所示。
线性扫描伏安法测试，显示了材料具备优异的电催化析氧。在1mol/L KOH溶液中，电流为10mA cm-2时，本发明电极材料的过电位仅为206mV。
实施例2
一种FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
S1：在20mL 9M HCl溶液中加入1g LiF粉末，然后缓慢加入Ti3AlC2粉末，35℃油浴搅拌刻蚀24h后，用去离子水反复离心洗涤，洗至PH＝6，得到多层Ti3C2Tx沉淀。将Ti3C2Tx沉淀重新分散在去离子水，离心收集上层剥离的单层s-Ti3C2悬浮液，然后通过离心收集s-Ti3C2沉淀得到s-Ti3C2固体；
S2：将s-Ti3C2固体再分散形成5mg mL-1悬浮液，将泡沫镍(NF)浸入，通过静电自组装形成MXene/NF；将MXene/NF、1.5mmolFeCl3、1.5mmol CoCl2·6H2O、12mmol尿素加入40mL去离子水和乙醇的混合溶液中，转入反应釜进行一步水热反应，水热温度为120℃，反应时间8h,冷却至室温后，用去离子水和乙醇洗涤，60℃干燥12h，得到FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料。将FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料裁剪成1*2cm长方形条状，得到FeCo LDH/Ti3C2MXene/NF工作电极，记为(FCL-M2)。
经辰华CHI660e电化学工作站采用循环伏安法和线性扫描伏安的方法，采用三电极体系：以FCL-M2泡沫镍片为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt片电极为对电极，以1mol/L KOH为电解质溶液。检测该材料的在电流为10mA cm-2时的过电位，线性扫描伏安法测试，显示了材料具备优异的电催化析氧。在1mol/L KOH溶液中，电流为10mA cm-2时，本发明电极材料的过电位仅为208mV。
实施例3
一种FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
S1：在20mL 9M HCl溶液中加入1g LiF粉末，然后缓慢加入Ti3AlC2粉末，35℃油浴搅拌刻蚀24h后，用去离子水反复离心洗涤，洗至PH＝6，得到多层Ti3C2Tx沉淀。将Ti3C2Tx沉淀重新分散在去离子水，离心收集上层剥离的单层s-Ti3C2悬浮液，然后通过离心收集s-Ti3C2沉淀得到s-Ti3C2固体；
S2：将s-Ti3C2固体再分散形成6mg mL-1悬浮液，将泡沫镍(NF)浸入，通过静电自组装形成MXene/NF；将MXene/NF、1.5mmolFeCl3、1.5mmol CoCl2·6H2O、12mmol尿素加入40mL去离子水和乙醇的混合溶液中，转入反应釜进行一步水热反应，水热温度为120℃，反应时间8h,冷却至室温后，用去离子水和乙醇洗涤，60℃干燥12h，得到FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料。将FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料裁剪成1*2cm长方形条状，得到FeCo LDH/Ti3C2MXene/NF工作电极，记为(FCL-M3)。
经辰华CHI660e电化学工作站采用循环伏安法和线性扫描伏安的方法，采用三电极体系：以FCL-M3泡沫镍片为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt片电极为对电极，以1mol/L KOH为电解质溶液。检测该材料的在电流为10mA cm-2时的过电位，线性扫描伏安法测试，显示了材料具备优异的电催化析氧。在1mol/L KOH溶液中，电流为10mA cm-2时，本发明电极材料的过电位仅为204mV。
实施例4
一种FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
S1：在20mL 9M HCl溶液中加入1g LiF粉末，然后缓慢加入Ti3AlC2粉末，35℃油浴搅拌刻蚀24h后，用去离子水反复离心洗涤，洗至PH＝6，得到多层Ti3C2Tx沉淀。将Ti3C2Tx沉淀重新分散在去离子水，离心收集上层剥离的单层s-Ti3C2悬浮液，然后通过离心收集s-Ti3C2沉淀得到s-Ti3C2固体；
S2：将s-Ti3C2固体再分散形成4mg mL-1悬浮液，将泡沫镍(NF)浸入，通过静电自组装形成MXene/NF；将MXene/NF、2mmolFeCl3、2mmol CoCl2·6H2O、12mmol尿素加入40mL去离子水和乙醇的混合溶液中，转入反应釜进行一步水热反应，水热温度为120℃，反应时间8h,冷却至室温后，用去离子水和乙醇洗涤，60℃干燥12h，得到FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料。将FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料裁剪成1*2cm长方形条状，得到FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF工作电极，记为(FCL-M4)。
经辰华CHI660e电化学工作站采用循环伏安法和线性扫描伏安的方法，采用三电极体系：以FCL-M4泡沫镍片为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt片电极为对电极，以1mol/L KOH为电解质溶液。检测该材料的在电流为10mA cm-2时的过电位，线性扫描伏安法测试，显示了材料具备优异的电催化析氧。在1mol/L KOH溶液中，电流为10mA cm-2时，本发明电极材料的过电位仅为236mV。
实施例5
一种FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
S1：在20mL 9M HCl溶液中加入1g LiF粉末，然后缓慢加入Ti3AlC2粉末，35℃油浴搅拌刻蚀24h后，用去离子水反复离心洗涤，洗至PH＝6，得到多层Ti3C2Tx沉淀。将Ti3C2Tx沉淀重新分散在去离子水，离心收集上层剥离的单层s-Ti3C2悬浮液，然后通过离心收集s-Ti3C2沉淀得到s-Ti3C2固体；
S2：将s-Ti3C2固体再分散形成4mg mL-1悬浮液，将泡沫镍(NF)浸入，通过静电自组装形成MXene/NF；将MXene/NF、2.5mmolFeCl3、2.5mmol CoCl2·6H2O、12mmol尿素加入40mL去离子水和乙醇的混合溶液中，转入反应釜进行一步水热反应，水热温度为120℃，反应时间8h,冷却至室温后，用去离子水和乙醇洗涤，60℃干燥12h，得到FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料。将FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料裁剪成1*2cm长方形条状，得到FeCo LDH/Ti3C2MXene/NF工作电极，记为(FCL-M5)。
经辰华CHI660e电化学工作站采用循环伏安法和线性扫描伏安的方法，采用三电极体系：以FCL-M5泡沫镍片为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt片电极为对电极，以1mol/L KOH为电解质溶液。检测该材料的在电流为10mA cm-2时的过电位，线性扫描伏安法测试，显示了材料具备优异的电催化析氧。在1mol/L KOH溶液中，电流为10mA cm-2时，本发明电极材料的过电位仅为245mV。
实施例6
一种FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
S1：在20mL 9M HCl溶液中加入1g LiF粉末，然后缓慢加入Ti3AlC2粉末，35℃油浴搅拌刻蚀24h后，用去离子水反复离心洗涤，洗至PH＝6，得到多层Ti3C2Tx沉淀。将Ti3C2Tx沉淀重新分散在去离子水，离心收集上层剥离的单层s-Ti3C2悬浮液，然后通过离心收集s-Ti3C2沉淀得到s-Ti3C2固体；
S2：将s-Ti3C2固体再分散形成4mg mL-1悬浮液，将泡沫镍(NF)浸入，通过静电自组装形成MXene/NF；将MXene/NF、3mmolFeCl3、3mmol CoCl2·6H2O、12mmol尿素加入40mL去离子水和乙醇的混合溶液中，转入反应釜进行一步水热反应，水热温度为120℃，反应时间8h,冷却至室温后，用去离子水和乙醇洗涤，60℃干燥12h，得到FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料。将FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料裁剪成1*2cm长方形条状，得到FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF工作电极，记为(FCL-M6)。
经辰华CHI660e电化学工作站采用循环伏安法和线性扫描伏安的方法，采用三电极体系：以FCL-M6泡沫镍片为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt片电极为对电极，以1mol/L KOH为电解质溶液。检测该材料的在电流为10mA cm-2时的过电位，线性扫描伏安法测试，显示了材料具备优异的电催化析氧。在1mol/L KOH溶液中，电流为10mA cm-2时，本发明电极材料的过电位仅为252mV。
实施例7
一种FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
S1：在20mL 9M HCl溶液中加入1g LiF粉末，然后缓慢加入Ti3AlC2粉末，35℃油浴搅拌刻蚀24h后，用去离子水反复离心洗涤，洗至PH＝6，得到多层Ti3C2Tx沉淀。将Ti3C2Tx沉淀重新分散在去离子水，离心收集上层剥离的单层s-Ti3C2悬浮液，然后通过离心收集s-Ti3C2沉淀得到s-Ti3C2固体；
S2：将s-Ti3C2固体再分散形成4mg mL-1悬浮液，将泡沫镍(NF)浸入，通过静电自组装形成MXene/NF；将MXene/NF、1.5mmolFeCl3、1.5mmol CoCl2·6H2O、14mmol尿素加入40mL去离子水和乙醇的混合溶液中，转入反应釜进行一步水热反应，水热温度为120℃，反应时间8h,冷却至室温后，用去离子水和乙醇洗涤，60℃干燥12h，得到FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料。将FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料裁剪成1*2cm长方形条状，得到FeCo LDH/Ti3C2MXene/NF工作电极，记为(FCL-M7)。
经辰华CHI660e电化学工作站采用循环伏安法和线性扫描伏安的方法，采用三电极体系：以FCL-M7泡沫镍片为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt片电极为对电极，以1mol/L KOH为电解质溶液。检测该材料的在电流为10mA cm-2时的过电位，线性扫描伏安法测试，显示了材料具备优异的电催化析氧。在1mol/L KOH溶液中，电流为10mA cm-2时，本发明电极材料的过电位仅为228mV。
实施例8
一种FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
S1：在20mL 9M HCl溶液中加入1g LiF粉末，然后缓慢加入Ti3AlC2粉末，35℃油浴搅拌刻蚀24h后，用去离子水反复离心洗涤，洗至PH＝6，得到多层Ti3C2Tx沉淀。将Ti3C2Tx沉淀重新分散在去离子水，离心收集上层剥离的单层s-Ti3C2悬浮液，然后通过离心收集s-Ti3C2沉淀得到s-Ti3C2固体；
S2：将s-Ti3C2固体再分散形成4mg mL-1悬浮液，将泡沫镍(NF)浸入，通过静电自组装形成MXene/NF；将MXene/NF、1.5mmolFeCl3、1.5mmol CoCl2·6H2O、16mmol尿素加入40mL去离子水和乙醇的混合溶液中，转入反应釜进行一步水热反应，水热温度为120℃，反应时间8h,冷却至室温后，用去离子水和乙醇洗涤，60℃干燥12h，得到FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料。将FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料裁剪成1*2cm长方形条状，得到FeCo LDH/Ti3C2MXene/NF工作电极，记为(FCL-M8)。
经辰华CHI660e电化学工作站采用循环伏安法和线性扫描伏安的方法，采用三电极体系：以FCL-M8泡沫镍片为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt片电极为对电极，以1mol/L KOH为电解质溶液。检测该材料的在电流为10mA cm-2时的过电位，线性扫描伏安法测试，显示了材料具备优异的电催化析氧。在1mol/L KOH溶液中，电流为10mA cm-2时，本发明电极材料的过电位仅为241mV。
实施例9
一种FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
S1：在20mL 9M HCl溶液中加入1g LiF粉末，然后缓慢加入Ti3AlC2粉末，35℃油浴搅拌刻蚀24h后，用去离子水反复离心洗涤，洗至PH＝6，得到多层Ti3C2Tx沉淀。将Ti3C2Tx沉淀重新分散在去离子水，离心收集上层剥离的单层s-Ti3C2悬浮液，然后通过离心收集s-Ti3C2沉淀得到s-Ti3C2固体；
S2：将s-Ti3C2固体再分散形成4mg mL-1悬浮液，将泡沫镍(NF)浸入，通过静电自组装形成MXene/NF；将MXene/NF、1.5mmolFeCl3、1.5mmol CoCl2·6H2O、12mmol尿素加入40mL去离子水和乙醇的混合溶液中，转入反应釜进行一步水热反应，水热温度为150℃，反应时间8h,冷却至室温后，用去离子水和乙醇洗涤，60℃干燥12h，得到FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料。将FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料裁剪成1*2cm长方形条状，得到FeCo LDH/Ti3C2MXene/NF工作电极，记为(FCL-M9)。
经辰华CHI660e电化学工作站采用循环伏安法和线性扫描伏安的方法，采用三电极体系：以FCL-M9泡沫镍片为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt片电极为对电极，以1mol/L KOH为电解质溶液。检测该材料的在电流为10mA cm-2时的过电位，线性扫描伏安法测试，显示了材料具备优异的电催化析氧。在1mol/L KOH溶液中，电流为10mA cm-2时，本发明电极材料的过电位仅为212mV。
实施例10
一种FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：
S1：在20mL 9M HCl溶液中加入1g LiF粉末，然后缓慢加入Ti3AlC2粉末，35℃油浴搅拌刻蚀24h后，用去离子水反复离心洗涤，洗至PH＝6，得到多层Ti3C2Tx沉淀。将Ti3C2Tx沉淀重新分散在去离子水，离心收集上层剥离的单层s-Ti3C2悬浮液，然后通过离心收集s-Ti3C2沉淀得到s-Ti3C2固体；
S2：将s-Ti3C2固体再分散形成4mg mL-1悬浮液，将泡沫镍(NF)浸入，通过静电自组装形成MXene/NF；将MXene/NF、1.5mmolFeCl3、1.5mmol CoCl2·6H2O、12mmol尿素加入40mL去离子水和乙醇的混合溶液中，转入反应釜进行一步水热反应，水热温度为200℃，反应时间8h,冷却至室温后，用去离子水和乙醇洗涤，60℃干燥12h，得到FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料。将FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料裁剪成1*2cm长方形条状，得到FeCo LDH/Ti3C2MXene/NF工作电极，记为(FCL-M10)。
经辰华CHI660e电化学工作站采用循环伏安法和线性扫描伏安的方法，采用三电极体系：以FCL-M10泡沫镍片为工作电极、以Ag/AgCl电极为参比电极、以Pt片电极为对电极，以1mol/L KOH为电解质溶液。检测该材料的在电流为10mA cm-2时的过电位，线性扫描伏安法测试，显示了材料具备优异的电催化析氧。在1mol/L KOH溶液中，电流为10mA cm-2时，本发明电极材料的过电位仅为222mV。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在HCl溶液中加入LiF粉末，然后缓慢加入Ti3AlC2粉末，35℃油浴搅拌刻蚀24h后，用去离子水反复离心洗涤，洗至PH＝6，得到多层Ti3C2Tx沉淀，将Ti3C2Tx沉淀重新分散在去离子水，离心收集上层剥离的单层s-Ti3C2悬浮液，然后通过离心收集s-Ti3C2沉淀得到s-Ti3C2固体；
S2：将s-Ti3C2固体再分散形成4mg mL-1悬浮液，将泡沫镍(NF)浸入，通过静电自组装形成MXene/NF；将MXene/NF、FeCl3、CoCl2·6H2O、尿素加入去离子水和乙醇的混合溶液中，转入反应釜进行一步水热反应，水热温度为120℃，反应时间8h，冷却至室温后，用去离子水和乙醇洗涤，60℃干燥12h，得到FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF材料；
步骤S1中所述LiF与HCl溶液的质量体积比为1g/20mL，所述HCl溶液的浓度为9mol/L；
步骤S2中FeCl3、CoCl2·6H2O、尿素的摩尔投料比1.5：1.5：12。
2.一种FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料，其特征在于，所述FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料由权利要求1所述制备方法获得。
3.一种权利要求2所述FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料的应用，其特征在于，所述FeCo LDH/Ti3C2 MXene/NF复合材料作为电催化析氧工作电极的应用。
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