CN114134531A - 一种制备自支撑层状金属氢氧化物的通用方法 - Google Patents
一种制备自支撑层状金属氢氧化物的通用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114134531A CN114134531A CN202111383287.7A CN202111383287A CN114134531A CN 114134531 A CN114134531 A CN 114134531A CN 202111383287 A CN202111383287 A CN 202111383287A CN 114134531 A CN114134531 A CN 114134531A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nickel
- iron
- corrosion
- solution
- self
- 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.)
- Granted
Links
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 87
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 title claims abstract description 87
- 238000007429 general method Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 235
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 144
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 144
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 130
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims abstract description 100
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims abstract description 4
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 60
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 28
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 16
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 2
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 2
- 239000008204 material by function Substances 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 699
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 349
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 209
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 100
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 100
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 87
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 87
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 77
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 73
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 72
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 72
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 49
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 48
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 45
- QJSRJXPVIMXHBW-UHFFFAOYSA-J iron(2+);nickel(2+);tetrahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Fe+2].[Ni+2] QJSRJXPVIMXHBW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 40
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 38
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 30
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 description 28
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 28
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 28
- 229940053662 nickel sulfate Drugs 0.000 description 28
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 28
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 27
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 description 27
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 25
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 25
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 25
- 238000000861 blow drying Methods 0.000 description 24
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 24
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 24
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 24
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 24
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 24
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 23
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 23
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 23
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 19
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 19
- 229960002337 magnesium chloride Drugs 0.000 description 15
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 15
- NSRBDSZKIKAZHT-UHFFFAOYSA-N tellurium zinc Chemical compound [Zn].[Te] NSRBDSZKIKAZHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 14
- YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N copper nickel Chemical compound [Ni].[Cu] YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 14
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 14
- LAIZPRYFQUWUBN-UHFFFAOYSA-L nickel chloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cl-].[Cl-].[Ni+2] LAIZPRYFQUWUBN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 14
- 229910021380 Manganese Chloride Inorganic materials 0.000 description 13
- GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L Manganese chloride Chemical compound Cl[Mn]Cl GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 13
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 13
- 239000011565 manganese chloride Substances 0.000 description 13
- 235000002867 manganese chloride Nutrition 0.000 description 13
- 229940099607 manganese chloride Drugs 0.000 description 13
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 13
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 10
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- YTQVNYGLBGECJA-UHFFFAOYSA-L [Fe].[Ni](O)O Chemical compound [Fe].[Ni](O)O YTQVNYGLBGECJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 9
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 5
- RRIWRJBSCGCBID-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O RRIWRJBSCGCBID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 229940116202 nickel sulfate hexahydrate Drugs 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 description 4
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021508 nickel(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 description 4
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- -1 iron nickel magnesium hydroxide Chemical compound 0.000 description 3
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000010963 304 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910000589 SAE 304 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- WHNBSEUOAUFJEG-UHFFFAOYSA-L [Co](O)O.[Fe] Chemical class [Co](O)O.[Fe] WHNBSEUOAUFJEG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- VSQOGNSQAKIXPV-UHFFFAOYSA-L [Co](O)O.[Fe].[Ni] Chemical class [Co](O)O.[Fe].[Ni] VSQOGNSQAKIXPV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- FBQUZHUCLANPBV-UHFFFAOYSA-H [OH-].[Fe+2].[Ni+2].[Zn+2].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-] Chemical class [OH-].[Fe+2].[Ni+2].[Zn+2].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-] FBQUZHUCLANPBV-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- XTOOSYPCCZOKMC-UHFFFAOYSA-L [OH-].[OH-].[Co].[Ni++] Chemical class [OH-].[OH-].[Co].[Ni++] XTOOSYPCCZOKMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052599 brucite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- GFHNAMRJFCEERV-UHFFFAOYSA-L cobalt chloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cl-].[Cl-].[Co+2] GFHNAMRJFCEERV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 2
- 229940050906 magnesium chloride hexahydrate Drugs 0.000 description 2
- DHRRIBDTHFBPNG-UHFFFAOYSA-L magnesium dichloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[Cl-].[Cl-] DHRRIBDTHFBPNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- ZIZOLPLDZMECCR-UHFFFAOYSA-J magnesium;iron(2+);tetrahydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mg+2].[Fe+2] ZIZOLPLDZMECCR-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- CNFDGXZLMLFIJV-UHFFFAOYSA-L manganese(II) chloride tetrahydrate Chemical compound O.O.O.O.[Cl-].[Cl-].[Mn+2] CNFDGXZLMLFIJV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 2
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- VGMSDKOZHVRRAW-UHFFFAOYSA-J zinc;iron(2+);tetrahydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Fe+2].[Zn+2] VGMSDKOZHVRRAW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 description 1
- QVYYOKWPCQYKEY-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Co] Chemical compound [Fe].[Co] QVYYOKWPCQYKEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PGUBMEQVDSYARE-UHFFFAOYSA-N [Mg].[Fe].[Ni] Chemical compound [Mg].[Fe].[Ni] PGUBMEQVDSYARE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URQWOSCGQKPJCM-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Fe].[Ni] Chemical compound [Mn].[Fe].[Ni] URQWOSCGQKPJCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IREHHCMIJCTSKK-UHFFFAOYSA-H [OH-].[Fe+2].[Mn+2].[Ni+2].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-] Chemical compound [OH-].[Fe+2].[Mn+2].[Ni+2].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-] IREHHCMIJCTSKK-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- ZGDWHDKHJKZZIQ-UHFFFAOYSA-N cobalt nickel Chemical compound [Co].[Ni].[Ni].[Ni] ZGDWHDKHJKZZIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- MHKWSJBPFXBFMX-UHFFFAOYSA-N iron magnesium Chemical compound [Mg].[Fe] MHKWSJBPFXBFMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZUIXNNUOGIPGOW-UHFFFAOYSA-N iron nickel zinc Chemical compound [Fe][Zn].[Ni][Zn] ZUIXNNUOGIPGOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KFZAUHNPPZCSCR-UHFFFAOYSA-N iron zinc Chemical compound [Fe].[Zn] KFZAUHNPPZCSCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KEBVLXZBNYKBFW-UHFFFAOYSA-J iron(2+);manganese(2+);tetrahydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mn+2].[Fe+2] KEBVLXZBNYKBFW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000005649 metathesis reaction Methods 0.000 description 1
- 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 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
- C25B11/075—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
- C25B11/077—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound the compound being a non-noble metal oxide
-
- 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
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
- C23C18/31—Coating with metals
- C23C18/32—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
- C23C22/68—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous solutions with pH between 6 and 8
-
- 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
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
本发明公开了属于材料科学与工程技术领域的一种制备自支撑层状金属氢氧化物的通用方法。所述步骤为：以金属盐溶液作为腐蚀溶液，浸泡导电基底，导电基底在腐蚀溶液中形成腐蚀原电池，阴极发生氧气还原反应产生氢氧根，促进层状金属氢氧化物在腐蚀原电池阴极表面沉积形成自支撑的层状金属氢氧化物。本发明所述方法，在常温、常压条件下就能在不同的导电基底上制备出不同成分的自支撑层状金属氢氧化物，该方法具有操作简单，成本低廉，环境友好，易规模化，普适性强等优点，有望实现自支撑层状金属氢氧化物的大规模可控制备，对于开辟腐蚀科学新发展方向，推动自支撑层状金属氢氧化物的实际应用具有重大而深远的意义。
Description
技术领域
本发明属于材料科学与工程技术领域，尤其涉及一种制备自支撑层状金属氢氧化物的通用方法。
背景技术
层状金属氢氧化物由金属氢氧化物层和中间层构成。其中金属氢氧化物层可以看成是水镁石结构中的部分二价金属离子被三价金属离子取代而构成，三价金属离子的取代导致金属氢氧化物层带正电荷，为了平衡这些正电荷，在相邻的金属氢氧化物层中间将会插入一些阴离子而形成中间层。中间层中除了包含阴离子外还含有水分子。层状金属氢氧化物具有灵活的成分，其金属氢氧化物层中的金属阳离子种类和比例以及中间层中的阴离子种类和含量都可以通过控制合成原料进行调整。此外层状金属氢氧化物具有纳米片状结构，因此具有较大的比表面积。得益于其灵活可调的成分以及独特的纳米片状结构，层状金属氢氧化物电极在电催化，光电催化，传感器，超级电容器等领域有着重要而广泛的应用。
传统制备层状金属氢氧化物电极首先是将层状金属氢氧化物粉末与高分子粘结剂以及导电添加剂在有机溶剂中混合而制备成浆料，然后将浆料涂覆在导电基底上，最后将有机溶剂挥发从而获得电极。与传统的电极相比，在导电基底上生长的自支撑层状金属氢氧化物可以直接作为电极因此省去了繁琐的电极制备步骤。由于自支撑层状金属氢氧化物电极没有使用高分子粘结剂，因此也不存在传统电极中粘结剂覆盖在层状金属氢氧化物表面导致活性面积减小的问题。此外自支撑层状金属氢氧化物与导电基底的结合力一般高于传统电极中层状金属氢氧化物与导电基底的结合力，因此自支撑层状金属氢氧化物电极具有更高的稳定性。
制备自支撑层状金属氢氧化物的传统方法是水热法或者电沉积法。然而这两种方法均需要额外的能量输入以及复杂的实验装置和苛刻的实验条件，因此生产成本较高，不满足大规模工业生产的需求。为了促进自支撑层状金属氢氧化物的应用，就迫切需要发展一种成本低廉，环境友好，操作简单且易于规模化生产的制备方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种制备自支撑层状金属氢氧化物的通用方法，以金属盐溶液作为腐蚀溶液，浸泡导电基底，导电基底在腐蚀溶液中形成腐蚀原电池，阴极发生氧气还原反应产生氢氧根，促进层状金属氢氧化物在腐蚀原电池阴极表面沉积形成自支撑的层状金属氢氧化物。
具体步骤如下：
1)配置腐蚀溶液：将金属盐固体溶解于超纯水中配置腐蚀溶液；
2)导电基底的清洁与亲水性处理：首先将导电基底依次在丙酮，无水乙醇以及去离子水中进行超声清洗处理，然后根据不同的导电基底分别进行不同的亲水性处理；
3)浸泡腐蚀：将处理过的导电基底浸泡在配置好的腐蚀溶液中，然后在常温、常压条件下静置；
4)清洗干燥：将导电基底从腐蚀溶液中取出并用去离子水冲洗干净，然后再用滤纸吸干水分并在室温常压下干燥就能在导电基底上制备出自支撑层状金属氢氧化物。
所述腐蚀原电池的阳极能被溶解氧氧化。
形成腐蚀原电池的方法包括：
导电基底为缺陷密度高低差异的材料；利用导电基底表面的化学不均匀性形成腐蚀微电池；在腐蚀溶液当中，缺陷密度高的部位比缺陷密度低的部位更容易发生腐蚀，因此缺陷密度不同的部位就会形成腐蚀微电池；其中缺陷密度较低的部位因其较高的腐蚀电位而作为阴极，缺陷密度较高的部位因其较低的腐蚀电位而作为阳极；
或
采用与腐蚀溶液发生置换反应的导电基底材料，使置换反应产物与导电基底组成腐蚀原电池；当导电基底能与腐蚀溶液中的金属离子发生置换反应时，置换反应会在导电基底表面生成腐蚀电位比导电基底更高的置换产物，此时置换产物与导电基底就会组成腐蚀原电池；其中置换产物作为阴极，导电基底作为阳极；
或
采用具有不同腐蚀电位的导电基底连接构成导电基底组；腐蚀电位不同的两个导电基底组成腐蚀原电池：将腐蚀电位不同的导电基底用导线连接起来并同时浸没于特定的腐蚀溶液当中，其中腐蚀电位较高的导电基底将作为阴极，腐蚀电位较低的导电基底将作为阳极。
导电基底的阳极发生腐蚀产生的金属离子M0参与层状金属氢氧化物的形成；为了形成多金属层状金属氢氧化物，需要实现：
调控腐蚀溶液中阳离子浓度
要求不同金属氢氧化物的沉积率比值介于10-3到103之间，以保证不同金属氢氧化物在相同的pH值下的沉积速率相近。不同金属阳离子在溶液中的沉积率Rn计算公式为：
其中：c为对应离子的浓度；
Ksp为对应的金属氢氧化物的溶度积常数；
M表示反应体系中金属阳离子对应的金属化学元素；
n为一自然数用以区别不同的金属阳离子(n＝0,1,2,…)；
xn表述编号为n的金属阳离子的化合价，则腐蚀溶液中的任一金属阳离子表示为
n＝0对应的阳离子
特指腐蚀原电池阳极发生腐蚀产生的金属离子。
导电基底的要求：一方面需要根据自支撑层状金属氢氧化物的目标成分选择适当的基底，因为作为阳极的导电基底腐蚀产生的金属离子会参与自支撑层状金属氢氧化物的形成。
另一方面导电基底需要能够在腐蚀溶液中形成腐蚀原电池。
a)对于利用导电基底表面的化学不均匀性形成腐蚀原电池的方法中：其导电基底能够被溶解氧腐蚀；
b)对于采用置换反应产物与导电基底组成腐蚀原电池的方法中：其导电基底能够与腐蚀溶液中的某种金属离子发生置换反应，并且导电基底能被溶解氧腐蚀；
c)对于利用腐蚀电位不同的两个导电基底组成腐蚀原电池的方法中：其导电基底具有不同的腐蚀电位，并且腐蚀电位较低的导电基底能够被溶解氧腐蚀。
所述导电基底浸泡前先进行亲水性处理，亲水性处理操作包括采用酸溶液浸泡后清洗干燥。因为只有与电解液接触良好的导电基底才能作为腐蚀原电池的阳极或者阴极，为了促进自支撑层状金属氢氧化物在阴极表面的均匀生长，就需要提高导电基底亲水性从而改善导电基底与电解液的接触。
所述腐蚀溶液中溶解氧含量至少满足腐蚀原电池阴极还原反应的发生；优选地，溶解氧在腐蚀原电池阴极表面还原产生的氢氧根满足自支撑层状金属氢氧化物在腐蚀原电池阴极表面的生长；更优选地，浓度不低于1mg L-1。
本发明方法主要是利用溶解氧在腐蚀原电池阴极表面还原产生的氢氧根来促进自支撑层状金属氢氧化物在腐蚀原电池阴极表面的生长。当腐蚀溶液中的溶解氧浓度不足时，氧还原反应受到抑制导致腐蚀原电池阴极表面产生的氢氧根浓度不足从而抑制自支撑层状金属氢氧化物的生长。因此为了促进自支撑层状金属氢氧化物的生长，需要保证腐蚀溶液具有充足的溶解氧。
所述腐蚀溶液温度的不低于该溶液发生固液相变时的温度；在常规水溶液，常压下0℃会发生固液相变，则温度不低于0℃；使用水和乙醇混合溶液，则温度下限是能低于0℃，但是不能低于水和乙醇混合溶液的固液相变温度。
溶液中的溶解氧浓度随着温度的增加而下降，腐蚀溶液温度不高于溶液中溶解氧浓度为1mg L-1时对应的温度。
所述方法制备得到自支撑层状金属氢氧化物。
所述的自支撑层状金属氢氧化物在能源存储与转化和功能材料领域的应用，包括但不限于电催化、光电催化、传感器、超级电容器、污水处理中的应用。
本发明的有益效果在于：
1.本发明提出的制备方法主要利用的是室温常压下能自发进行的电化学腐蚀反应，在不同的导电基底上制备出不同成分的自支撑层状金属氢氧化物，避免了传统的水热法以及电沉积法对应的热能和电能的输入，降低了合成自支撑层状金属氢氧化物时的能耗。
2.本发明提出的制备方法不需要复杂的实验装置以及苛刻的实验条件，方法具有操作简单，成本低廉，环境友好，易规模化，普适性强等优点，有望实现自支撑层状金属氢氧化物的大规模可控制备，对于开辟腐蚀科学新发展方向，推动自支撑层状金属氢氧化物的实际应用具有重大而深远的意义。
3.本发明通过改变腐蚀时间，腐蚀溶液的浓度，腐蚀溶液中溶解氧浓度，腐蚀溶液的搅拌状态，腐蚀溶液的温度，阴离子类型，制备具有不同形貌的自支撑层状金属氢氧化物。
4.本发明通过改变腐蚀溶液中阳离子类型，合成成分不同的自支撑层状金属氢氧化物。
5.本发明通过使用不同的基底材料实现在不同的导电基底上制备自支撑的层状金属氢氧化物。
附图说明
图1为制备自支撑金属氢氧化物的工艺流程示意图；
图2为单个导电基底对应制备自支撑层状金属氢氧化物的过程示意图；
图3为在浓度为0.05mol/L,0.1mol/L,0.2mol/L的硫酸镍溶液中腐蚀1/12到96小时生长在泡沫铁上的自支撑层状镍铁氢氧化物的扫描电镜照片；
图4为在通入氮气的硫酸镍溶液中生长在泡沫铁上的自支撑镍铁层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图5为在未通入氮气也未搅拌的硫酸镍溶液中生长在泡沫铁上的自支撑镍铁层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图6为在未通入氮气但进行磁力搅拌的硫酸镍溶液中生长在泡沫铁上的自支撑镍铁层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图7为在0℃到80℃的硫酸镍溶液中生长在泡沫铁上的自支撑镍铁层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图8为在含有不同阴离子的镍离子溶液中生长在泡沫铁上的自支撑镍铁层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图9为在氯化钴溶液中生长在泡沫铁上的自支撑铁钴层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图10为在氯化镁溶液中生长在泡沫铁上的自支撑铁镁层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图11为在氯化锰溶液中生长在泡沫铁上的自支撑铁锰层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图12为在氯化锌溶液中生长在泡沫铁上的自支撑铁锌层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图13为在氯化镍和氯化镁混合溶液中生长在泡沫铁上的自支撑铁镍镁层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图14为在氯化镍和氯化锰混合溶液中生长在泡沫铁上的自支撑铁镍锰层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图15为在氯化钴和氯化镁混合溶液中生长在泡沫铁上的自支撑铁镍钴层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图16为在氯化锌和氯化镁混合溶液中生长在泡沫铁上的自支撑铁镍锌层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图17为在氯化镍溶液中生长在钴片上的自支撑钴镍层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图18为在氯化镍溶液中生长在泡沫镍铁上的自支撑铁镍层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图19为在氯化镍溶液中生长在1K101非晶合金条带上的自支撑铁镍层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图20为在氯化镍溶液中生长在1K107非晶合金条带上的自支撑铁镍层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图21为两个导电基底对应制备自支撑层状金属氢氧化物的过程示意图；
图22为在氯化镍溶液中生长在304不锈钢网上的自支撑铁镍层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图23为在氯化镍溶液中生长在碳布上的自支撑铁镍层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图24为在氯化镍溶液中生长在泡沫铜上的自支撑铁镍层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图25为在氯化镍溶液中生长在铜纳米线上的自支撑铁镍层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图26为在氯化镍溶液中生长在泡沫镍上的自支撑铁镍层状氢氧化物的扫描电镜照片；
图27为在氯化镍溶液中生长在泡沫铜镍上的自支撑铁镍层状氢氧化物的扫描电镜照片。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明制备自支撑层状金属氢氧化物的工艺流程如图1所示。
实施例1
如图2所示，将单个导电基底浸泡在腐蚀溶液中，利用导电基底与腐蚀溶液中的金属阳离子发生置换反应从而在导电基底上生成腐蚀电位更高的金属而与导电基底构成腐蚀原电池进而实现自支撑层状金属氢氧化物在腐蚀原电池阴极上的生长。
将泡沫铁作为单个导电基底，腐蚀溶液为镍离子溶液，泡沫铁导电基底中的铁与腐蚀溶液中的镍离子会发生置换反应而在泡沫铁表面生成腐蚀电位更高的单质镍，镍与泡沫铁构成腐蚀原电池，从而促进自支撑层状镍铁氢氧化物在泡沫铁上的镍表面的生长。
通过改变腐蚀时间和腐蚀溶液的浓度在泡沫铁上制备具有不同形貌的自支撑层状镍铁氢氧化物：
1)称取六水合硫酸镍固体，然后用超纯水配置浓度为0.05mol/L,0.1mol/L,0.2mol/L的硫酸镍溶液，然后取10mL配置好的硫酸镍溶液放入容量为10mL的样品瓶中。
2)将泡沫铁裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的泡沫铁的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的泡沫铁进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过泡沫铁上的小孔对泡沫铁进行固定。
将泡沫铁在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高泡沫铁表面的亲水性。
3)将处理之后的带有镍丝的泡沫铁悬挂浸泡在配置好的浓度为0.05mol/L,0.1mol/L,0.2mol/L的硫酸镍溶液中，然后将样品瓶在常压条件下浸泡在预设温度为25℃的水浴锅当中。
4)浸泡1/12到96小时之后，将泡沫铁从硫酸镍溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净就可以在泡沫铁上得到形貌不同的自支撑层状镍铁氢氧化物，如图3所示。
实施例2
当导电基底是泡沫铁，腐蚀溶液含有镍离子时，泡沫铁基底中的铁与腐蚀溶液中的镍离子会发生置换反应而在泡沫铁表面生成腐蚀电位更高的镍，镍与泡沫铁会构成腐蚀原电池，从而促进自支撑层状镍铁氢氧化物在泡沫铁上的镍表面的生长。
通过改变腐蚀溶液中溶解氧浓度在泡沫铁上制备具有不同形貌的自支撑层状镍铁氢氧化物：
1)称取六水合硫酸镍固体，然后用超纯水配置浓度为0.2mol/L的硫酸镍溶液，然后取20mL配置好的硫酸镍溶液放入容量为50mL的容量瓶中。
2)将泡沫铁裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的泡沫铁的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的泡沫铁进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过泡沫铁上的小孔对泡沫铁进行固定。
将泡沫铁在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高泡沫铁表面的亲水性。
3)将处理之后的带有镍丝的泡沫铁悬挂浸泡在配置好的0.2mol/L的硫酸镍溶液中，然后将烧杯在常压条件下浸泡在预设温度为25℃的水浴锅当中，通过选择向硫酸溶液通入高纯氮气或者不通任何气体来调控硫酸镍溶液中的溶解氧浓度。
4)浸泡24小时之后，将泡沫铁从硫酸镍溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在泡沫铁上得到形貌不同的自支撑层状镍铁氢氧化物，图4为通入高纯氮气得到的自支撑层状镍铁氢氧化物，图5为不通任何气体得到的自支撑层状镍铁氢氧化物。
实施例3
当导电基底是泡沫铁，腐蚀溶液含有镍离子时，泡沫铁基底中的铁与腐蚀溶液中的镍离子会发生置换反应而在泡沫铁表面生成腐蚀电位更高的镍，镍与泡沫铁会构成腐蚀原电池，从而促进自支撑层状镍铁氢氧化物在泡沫铁上的镍表面的生长。
通过改变腐蚀溶液的搅拌状态在泡沫铁上制备具有不同形貌的自支撑层状镍铁氢氧化物：
1)称取六水合硫酸镍固体，然后用超纯水配置浓度为0.2mol/L的硫酸镍溶液，然后取20mL配置好的硫酸镍溶液放入容量为50mL的容量瓶中。
2)将泡沫铁裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的泡沫铁的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的泡沫铁进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过泡沫铁上的小孔对泡沫铁进行固定。
将泡沫铁在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高泡沫铁表面的亲水性。
3)将处理之后的带有镍丝的泡沫铁悬挂浸泡在配置好的0.2mol/L的硫酸镍溶液中，然后将烧杯在常压条件下浸泡在预设温度为25℃的水浴锅当中，通过选择对硫酸镍溶液进行磁力搅拌或者不进行磁力搅拌来调控硫酸镍溶液的搅拌状态。
4)浸泡24小时之后，将泡沫铁从硫酸镍溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在泡沫铁上得到形貌不同的自支撑层状镍铁氢氧化物，如搅拌与否得到的自支撑层状镍铁氢氧化物SEM照片分别示于图6和图5。
实施例4
当导电基底是泡沫铁，腐蚀溶液含有镍离子时，泡沫铁基底中的铁与腐蚀溶液中的镍离子会发生置换反应而在泡沫铁表面生成腐蚀电位更高的镍，镍与泡沫铁会构成腐蚀原电池，从而促进自支撑层状镍铁氢氧化物在泡沫铁上的镍表面的生长。
通过改变腐蚀溶液的温度在泡沫铁上制备具有不同形貌的自支撑层状镍铁氢氧化物：
1)称取六水合硫酸镍固体，然后用超纯水配置浓度为0.2mol/L的硫酸镍溶液，然后取10mL配置好的硫酸镍溶液放入容量为10mL的样品瓶中。
2)将泡沫铁裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的泡沫铁的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的泡沫铁进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过泡沫铁上的小孔对泡沫铁进行固定。
将泡沫铁在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高泡沫铁表面的亲水性。
3)将处理之后的带有镍丝的泡沫铁悬挂浸泡在配置好的0.2mol/L的硫酸镍溶液中，然后将烧杯在常压条件下浸泡在预设温度分别为0,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60,80℃的水浴锅当中。
4)浸泡24小时之后，将泡沫铁从硫酸镍溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在泡沫铁上得到形貌不同的自支撑层状镍铁氢氧化物，如图7所示。
实施例5
当导电基底是泡沫铁，腐蚀溶液含有镍离子时，泡沫铁基底中的铁与腐蚀溶液中的镍离子会发生置换反应而在泡沫铁表面生成腐蚀电位更高的镍，镍与泡沫铁会构成腐蚀原电池，从而促进自支撑层状镍铁氢氧化物在泡沫铁上的镍表面的生长。
通过改变腐蚀溶液的阴离子种类在泡沫铁上制备具有不同形貌的自支撑层状镍铁氢氧化物：
1)分别称取六水合硫酸镍、六水合氯化镍和六水合硝酸镍固体，然后用超纯水配置浓度为0.2mol/L的硫酸镍、氯化镍和硝酸镍溶液，然后取10mL配置好的硫酸镍、氯化镍和硝酸镍溶液分别放入三个不同的容量为10mL的样品瓶中。
2)将泡沫铁裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的泡沫铁的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的泡沫铁进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过泡沫铁上的小孔对泡沫铁进行固定。
将泡沫铁在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高泡沫铁表面的亲水性。
3)将处理之后的带有镍丝的泡沫铁悬挂浸泡在配置好的0.2mol/L的硫酸镍、氯化镍和硝酸镍溶液中，然后将烧杯在常压条件下浸泡在预设温度分别为25℃的水浴锅当中，。
4)浸泡24小时之后，将泡沫铁从硫酸镍、氯化镍和硝酸镍溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在泡沫铁上得到形貌不同的自支撑层状镍铁氢氧化物，如图8所示。
实施例6
当导电基底是泡沫铁，腐蚀溶液含有钴离子时，泡沫铁基底中的铁与腐蚀溶液中的钴离子会发生置换反应而在泡沫铁表面生成腐蚀电位更高的钴，钴与泡沫铁会构成腐蚀原电池，从而促进自支撑层状镍铁氢氧化物在泡沫铁上的钴表面的生长。
通过改变腐蚀溶液的阳离子种类在泡沫铁上制备具有不同成分的自支撑层状金属氢氧化物，在氯化钴溶液中制备自支撑层状铁钴氢氧化物：
1)分别称取六水合氯化钴固体，然后用超纯水配置浓度为0.2mol/L的氯化钴溶液，然后取20mL配置好的氯化钴溶液放入容量为50mL的容量瓶。
2)将泡沫铁裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的泡沫铁的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的泡沫铁进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过泡沫铁上的小孔对泡沫铁进行固定。
将泡沫铁在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高泡沫铁表面的亲水性。
3)将处理之后的带有镍丝的泡沫铁悬挂浸泡在配置好的0.025mol/L的氯化钴溶液中，然后将烧杯在常压条件下浸泡在预设温度分别为25℃的水浴锅当中，。
4)浸泡24小时之后，将泡沫铁从氯化钴溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在泡沫铁上得到自支撑层状铁钴氢氧化物，如图9所示。
实施例7
当导电基底是泡沫铁，腐蚀溶液不含能与铁发生置换反应的离子时，由于泡沫铁的表面并非是均匀的，缺陷密度较高的部位易发生腐蚀而具有较低的腐蚀电位，缺陷密度较低的部位不易发生腐蚀而具有较高的腐蚀电位，因此在泡沫铁的表面存在腐蚀微电池，自支撑的层状金属氢氧化物将在腐蚀微电池的阴极上生长。
通过改变腐蚀溶液的阳离子种类，在泡沫铁上制备具有不同成分的自支撑层状金属氢氧化物，在氯化镁溶液中制备自支撑层状铁镁氢氧化物：
1)称取六水合氯化镁固体，然后用超纯水配置浓度为1mol/L的氯化镁溶液，然后取20mL配置好的氯化镁溶液放入容量为50mL的容量瓶。
2)将泡沫铁裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的泡沫铁的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的泡沫铁进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过泡沫铁上的小孔对泡沫铁进行固定。
将泡沫铁在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高泡沫铁表面的亲水性。
3)将处理之后的带有镍丝的泡沫铁悬挂浸泡在配置好的1mol/L的氯化镁溶液中，然后将烧杯在常压条件下浸泡在预设温度分别为25℃的水浴锅当中。
4)浸泡12小时之后，将泡沫铁从氯化镁溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在泡沫铁上得到自支撑层状铁镁氢氧化物，如图10所示。
实施例8
当导电基底是泡沫铁，腐蚀溶液不含能与铁发生置换反应的离子时，由于泡沫铁的表面并非是均匀的，缺陷密度较高的部位易发生腐蚀而具有较低的腐蚀电位，缺陷密度较低的部位不易发生腐蚀而具有较高的腐蚀电位，因此在泡沫铁的表面存在腐蚀微电池，自支撑的层状金属氢氧化物将在腐蚀微电池的阴极上生长。
通过改变腐蚀溶液的阳离子种类，在泡沫铁上制备具有不同成分的自支撑层状金属氢氧化物，在氯化锰溶液中制备自支撑层状铁锰氢氧化物：
1)称取四水合氯化锰固体，然后用超纯水配置浓度为1mol/L的氯化锰溶液，然后取20mL配置好的氯化锰溶液放入容量为50mL的容量瓶。
2)将泡沫铁裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的泡沫铁的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的泡沫铁进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过泡沫铁上的小孔对泡沫铁进行固定。
将泡沫铁在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高泡沫铁表面的亲水性。
3)将处理之后的带有镍丝的泡沫铁悬挂浸泡在配置好的1mol/L的氯化锰溶液中，然后将烧杯在常压条件下浸泡在预设温度分别为25℃的水浴锅当中。
4)浸泡12小时之后，将泡沫铁从氯化锰溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在泡沫铁上得到自支撑层状铁锰氢氧化物，如图11所示。
实施例9
当导电基底是泡沫铁，腐蚀溶液不含能与铁发生置换反应的离子时，由于泡沫铁的表面并非是均匀的，缺陷密度较高的部位易发生腐蚀而具有较低的腐蚀电位，缺陷密度较低的部位不易发生腐蚀而具有较高的腐蚀电位，因此在泡沫铁的表面存在腐蚀微电池，自支撑的层状金属氢氧化物将在腐蚀微电池的阴极上生长。
通过改变腐蚀溶液的阳离子种类，在泡沫铁上制备具有不同成分的自支撑层状金属氢氧化物，在氯化锌溶液中制备自支撑层状铁锌氢氧化物：
1)称取氯化锌固体，然后用超纯水配置浓度为0.025mol/L的氯化锌溶液，然后取20mL配置好的氯化锌溶液放入容量为50mL的容量瓶。
2)将泡沫铁裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的泡沫铁的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的泡沫铁进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过泡沫铁上的小孔对泡沫铁进行固定。
将泡沫铁在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高泡沫铁表面的亲水性。
3)将处理之后的带有镍丝的泡沫铁悬挂浸泡在配置好的0.025mol/L的氯化锌溶液中，然后将烧杯在常压条件下浸泡在预设温度分别为25℃的水浴锅当中。
4)浸泡12小时之后，将泡沫铁从氯化锌溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净就可以在泡沫铁上得到自支撑层状铁锌氢氧化物，如图12所示。
实施例10
当导电基底是泡沫铁，腐蚀溶液含有镍离子时，泡沫铁基底中的铁与腐蚀溶液中的镍离子会发生置换反应而在泡沫铁表面生成腐蚀电位更高的镍，镍与泡沫铁会构成腐蚀原电池，从而促进自支撑层状镍铁氢氧化物在泡沫铁上的镍表面的生长。
通过改变腐蚀溶液的阳离子种类在泡沫铁上制备具有不同成分的自支撑层状金属氢氧化物，在氯化镁和氯化镍混合溶液中制备自支撑层状铁镍镁氢氧化物：
1)分别称取六水合氯化镁和六水合氯化镍固体，然后用超纯水配置氯化镁和氯化镍的混合溶液，其中氯化镁的浓度为1mol/L，氯化镍的浓度为0.004mol/L，然后取20mL配置好的氯化镁和氯化镍混合溶液放入容量为50mL的容量瓶。M1＝Ni,M2＝Mg,Ni(OH)2与Mg(OH)2的沉积率比值R1/R2＝40.9。
2)将泡沫铁裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的泡沫铁的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的泡沫铁进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过泡沫铁上的小孔对泡沫铁进行固定。
将泡沫铁在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高泡沫铁表面的亲水性。
3)将处理之后的带有镍丝的泡沫铁悬挂浸泡在配置好的氯化镁和氯化镍的混合溶液中，然后将烧杯在常压条件下浸泡在预设温度分别为25℃的水浴锅当中。
4)浸泡12小时之后，将泡沫铁从氯化镁和氯化镍的混合溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在泡沫铁上得到自支撑层状铁镍镁氢氧化物，如图13所示。
实施例11
当导电基底是泡沫铁，腐蚀溶液含有镍离子时，泡沫铁基底中的铁与腐蚀溶液中的镍离子会发生置换反应而在泡沫铁表面生成腐蚀电位更高的镍，镍与泡沫铁会构成腐蚀原电池，从而促进自支撑层状镍铁氢氧化物在泡沫铁上的镍表面的生长。
通过改变腐蚀溶液的阳离子种类，在泡沫铁上制备具有不同成分的自支撑层状金属氢氧化物，在氯化锰和氯化镍混合溶液中制备自支撑层状铁镍镁氢氧化物：
1)分别称取四水合氯化锰和六水合氯化镍固体，然后用超纯水配置氯化锰和氯化镍的混合溶液，其中氯化锰的浓度为0.3mol/L，氯化镍的浓度为0.004mol/L，然后取20mL配置好的氯化锰和氯化镍混合溶液放入容量为50mL的容量瓶。M1＝Ni,M2＝Mn,Ni(OH)2与Mn(OH)2的沉积率比值R1/R2＝4.6。
2)将泡沫铁裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的泡沫铁的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的泡沫铁进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过泡沫铁上的小孔对泡沫铁进行固定。
将泡沫铁在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高泡沫铁表面的亲水性。
3)将处理之后的带有镍丝的泡沫铁悬挂浸泡在配置好的氯化锰和氯化镍的混合溶液中，然后将烧杯在常压条件下浸泡在预设温度分别为25℃的水浴锅当中。
4)浸泡12小时之后，将泡沫铁从氯化锰和氯化镍的混合溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在泡沫铁上得到自支撑层状铁镍锰氢氧化物，如图14所示。
实施例12
当导电基底是泡沫铁，腐蚀溶液含有镍和钴离子时，泡沫铁基底中的铁与腐蚀溶液中的镍和钴离子会发生置换反应而在泡沫铁表面生成腐蚀电位更高的镍和钴，镍和钴与泡沫铁会构成腐蚀原电池，从而促进自支撑层状镍铁氢氧化物在泡沫铁上的镍和钴表面的生长。
通过改变腐蚀溶液的阳离子种类，在泡沫铁上制备具有不同成分的自支撑层状金属氢氧化物，在氯化钴和氯化镍混合溶液中制备自支撑层状铁镍钴氢氧化物：
1)分别称取六水合氯化钴和六水合氯化镍固体，然后用超纯水配置氯化钴和氯化镍的混合溶液，其中氯化钴的浓度为0.1mol/L，氯化镍的浓度为0.1mol/L，然后取20mL配置好的氯化钴和氯化镍混合溶液放入容量为50mL的容量瓶。M1＝Ni,M2＝Co,Ni(OH)2与Co(OH)2的沉积率比值R1/R2＝10.8。
2)将泡沫铁裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的泡沫铁的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的泡沫铁进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过泡沫铁上的小孔对泡沫铁进行固定。
将泡沫铁在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高泡沫铁表面的亲水性。
3)将处理之后的带有镍丝的泡沫铁悬挂浸泡在配置好的氯化钴和氯化镍的混合溶液中，然后将烧杯在常压条件下浸泡在预设温度分别为25℃的水浴锅当中。
4)浸泡12小时之后，将泡沫铁从氯化钴和氯化镍的混合溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在泡沫铁上得到自支撑层状铁镍钴氢氧化物，如图15所示。
实施例13
当导电基底是泡沫铁，腐蚀溶液含有镍离子时，泡沫铁基底中的铁与腐蚀溶液中的镍离子会发生置换反应而在泡沫铁表面生成腐蚀电位更高的镍，镍与泡沫铁会构成腐蚀原电池，从而促进自支撑层状镍铁氢氧化物在泡沫铁上的镍表面的生长。
通过改变腐蚀溶液的阳离子种类，在泡沫铁上制备具有不同成分的自支撑层状金属氢氧化物，在氯化锌和氯化镍混合溶液中制备自支撑层状铁镍锌氢氧化物：
1)分别称取氯化锌和六水合氯化镍固体，然后用超纯水配置氯化锌和氯化镍的混合溶液，其中氯化锌的浓度为0.008mol/L，氯化镍的浓度为0.1mol/L，然后取20mL配置好的氯化锌和氯化镍混合溶液放入容量为50mL的容量瓶。M1＝Ni,M2＝Zn,Ni(OH)2与Zn(OH)2的沉积率比值R1/R2＝0.7。
2)将泡沫铁裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的泡沫铁的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的泡沫铁进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过泡沫铁上的小孔对泡沫铁进行固定。
将泡沫铁在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高泡沫铁表面的亲水性。
3)将处理之后的带有镍丝的泡沫铁悬挂浸泡在配置好的氯化锌和氯化镍的混合溶液中，然后将烧杯在常压条件下浸泡在预设温度分别为25℃的水浴锅当中。
4)浸泡12小时之后，将泡沫铁从氯化锌和氯化镍的混合溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在泡沫铁上得到自支撑层状铁镍锌氢氧化物，如图16所示。
实施例14
当导电基底是钴片，腐蚀溶液含有镍离子时，钴片基底中的钴与腐蚀溶液中的镍离子会发生置换反应而在钴片表面生成腐蚀电位更高的镍，镍与钴片会构成腐蚀原电池，从而促进自支撑层状镍铁氢氧化物在钴片上的镍表面的生长。
通过使用不同成分的基底，制备具有不同成分的自支撑层状金属氢氧化物，将钴片浸泡在氯化镍溶液中在钴片上制备自支撑层状钴镍氢氧化物：
1)称取六水合氯化镍固体，然后用超纯水配置浓度为0.01mol/L的氯化镍溶液，然后取20ml配置好的氯化镍溶液放入容量为50mL的容量瓶。
2)将钴片裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的钴片的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的钴片进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过钴片上的小孔对钴片进行固定。
将钴片在浓度为7.5mol/L的硝酸溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高钴片表面的亲水性。
3)将处理之后的带有镍丝的钴片悬挂浸泡在配置好的0.01mol/L的氯化镍溶液中，然后将烧杯在常压条件下浸泡在预设温度分别为25℃的水浴锅当中。
4)浸泡12小时之后，将钴片从氯化镍溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在钴片上得到自支撑层状钴镍氢氧化物，如图17所示。
实施例15
当导电基底中含有活性铁，腐蚀溶液含有镍离子时，含铁导电基底中的铁与腐蚀溶液中的镍离子会发生置换反应而在含铁导电基底表面生成腐蚀电位更高的镍，镍与导电基底中的铁会构成腐蚀原电池，从而促进自支撑层状镍铁氢氧化物在含铁导电基底上的镍表面的生长。
通过将不同的含铁导电基底浸泡在氯化镍溶液中，在不同的含铁导电基底上制备出自支撑层状镍铁氢氧化物，在泡沫铁镍上制备自支撑层状镍铁氢氧化物：
1)称取六水合氯化镍固体，然后用超纯水配置浓度为0.2mol/L的氯化镍溶液，然后取20mL配置好的氯化镍溶液放入容量为50mL的容量瓶。
2)将泡沫铁镍裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的泡沫铁镍的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的泡沫铁镍进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过泡沫铁镍上的小孔对泡沫铁镍进行固定。
将泡沫铁镍在浓度为6mol/L的硝酸溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高泡沫铁镍表面的亲水性。
3)将处理之后的带有镍丝的泡沫铁镍悬挂浸泡在配置好的0.2mol/L的氯化镍溶液中，然后将烧杯在常压条件下浸泡在预设温度分别为25℃的水浴锅当中。
4)浸泡24小时之后，将泡沫铁镍从氯化镍溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在泡沫铁镍上得到自支撑层状铁镍氢氧化物，如图18所示。
实施例16
当导电基底中含有活性铁，腐蚀溶液含有镍离子时，含铁导电基底中的铁与腐蚀溶液中的镍离子会发生置换反应而在含铁导电基底表面生成腐蚀电位更高的镍，镍与导电基底中的铁会构成腐蚀原电池，从而促进自支撑层状镍铁氢氧化物在含铁导电基底上的镍表面的生长。
通过将不同的含铁基底浸泡在氯化镍溶液中，在不同的含铁基底上制备出自支撑层状镍铁氢氧化物，在1K101非晶合金条带上制备自支撑层状镍铁氢氧化物：
1)称取六水合氯化镍固体，然后用超纯水配置浓度为0.2mol/L的氯化镍溶液，然后取20mL配置好的氯化镍溶液放入容量为50mL的容量瓶。
2)将1K101非晶合金条带裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的1K101非晶合金条带的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的1K101非晶合金条带进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过1K101非晶合金条带上的小孔对1K101非晶合金条带进行固定。
将1K101非晶合金条带在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡60秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高1K101非晶合金条带表面的亲水性。
3)将处理之后的带有镍丝的1K101非晶合金条带悬挂浸泡在配置好的0.2mol/L的氯化镍溶液中，然后将烧杯在常压条件下浸泡在预设温度分别为25℃的水浴锅当中。
4)浸泡24小时之后，将1K101非晶合金条带从氯化镍溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在1K101非晶合金条带上得到自支撑层状铁镍氢氧化物，如图19所示。
实施例17
当导电基底中含有活性铁，腐蚀溶液含有镍离子时，含铁导电基底中的铁与腐蚀溶液中的镍离子会发生置换反应而在含铁导电基底表面生成腐蚀电位更高的镍，镍与导电基底中的铁会构成腐蚀原电池，从而促进自支撑层状镍铁氢氧化物在含铁导电基底上的镍表面的生长。
通过将不同的含铁基底浸泡在氯化镍溶液中，在不同的含铁基底上制备出自支撑层状镍铁氢氧化物，在1K107非晶合金条带上制备自支撑层状镍铁氢氧化物：
1)称取六水合氯化镍固体，然后用超纯水配置浓度为0.2mol/L的氯化镍溶液，然后取20mL配置好的氯化镍溶液放入容量为50mL的容量瓶。
2)将1K107非晶合金条带裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的1K107非晶合金条带的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的1K107非晶合金条带进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过1K107非晶合金条带上的小孔对1K107非晶合金条带进行固定。
将1K107非晶合金条带在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡60秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高1K107非晶合金条带表面的亲水性。
3)将处理之后的带有镍丝的1K107非晶合金条带悬挂浸泡在配置好的0.2mol/L的氯化镍溶液中，然后将容量瓶在常压条件下浸泡在预设温度分别为25℃的水浴锅当中。
4)浸泡24小时之后，将1K107非晶合金条带从氯化镍溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在1K107非晶合金条带上得到自支撑层状铁镍氢氧化物，如图20所示。
实施例18
如图21所示，通过将腐蚀电位不同的两个导电基底同时浸泡在含有不同金属离子的腐蚀溶液中形成宏观的腐蚀原电池，其中腐蚀电位较低的导电基底将作为阳极，腐蚀电位较高的导电基底将作为阴极，自支撑层状金属氢氧化物将在腐蚀原电池的阴极上生长。
将304不锈钢网和泡沫铁同时浸泡在氯化镍溶液中，在不锈钢网阴极表面生长自支撑层状镍铁氢氧化物。
1)称取六水合氯化镍固体，然后用超纯水配置浓度为0.2mol/L的氯化镍溶液，然后取20mL配置好的氯化镍溶液放入容量为50mL的容量瓶。
2)将不锈钢网和泡沫铁均裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的不锈钢网和泡沫铁的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的不锈钢网和泡沫铁进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过不锈钢网和泡沫铁上的小孔对不锈钢网和泡沫铁进行固定，保证不锈钢网与镍丝以及泡沫铁和镍丝均有良好的电接触。
将不锈钢网和泡沫铁在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高不锈钢网和泡沫铁表面的亲水性。
3)将处理之后的带有镍丝的不锈钢网和泡沫铁悬挂浸泡在配置好的0.2mol/L的氯化镍溶液中，并且将不锈钢网的镍丝和泡沫铁的镍丝用导线连接起来，然后将容量瓶在常压条件下浸泡在预设温度分别为25℃的水浴锅当中，。
4)浸泡24小时之后，将不锈钢网从氯化镍溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在不锈钢网上得到自支撑层状铁镍氢氧化物，如图22所示。
实施例19
通过将腐蚀电位不同的两个导电基底同时浸泡在含有不同金属离子的腐蚀溶液中形成宏观的腐蚀原电池，其中腐蚀电位较低的导电基底将作为阳极，腐蚀电位较高的导电基底将作为阴极，自支撑层状金属氢氧化物将在腐蚀原电池的阴极上生长。
将碳布和泡沫铁同时浸泡在氯化镍溶液中，在碳布阴极表面生长自支撑层状镍铁氢氧化物。
1)称取六水合氯化镍固体，然后用超纯水配置浓度为0.2mol/L的氯化镍溶液，然后取20mL配置好的氯化镍溶液放入容量为50mL的容量瓶。
2)将泡沫铁裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的泡沫铁的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的泡沫铁进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过泡沫铁上的小孔对泡沫铁进行固定，保证泡沫铁和镍丝有良好的电接触。
3)将泡沫铁在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高泡沫铁表面的亲水性。
为了提高碳布表面的亲水性，碳布平时就浸泡在硫酸与硝酸的混合溶液中(体积比为硫酸：硝酸＝)，将碳布从混合溶液中取出并用去离子水反复冲洗干净，然后用滤纸将碳布上的水分吸干，将干燥的碳布裁剪层所需大小10*5mm，然后用镍丝直接穿过碳布的表面进行固定，保证碳布和镍丝具有良好的电接触。
将处理之后的带有镍丝的碳布和泡沫铁悬挂浸泡在配置好的0.2mol/L的氯化镍溶液中，并且将碳布的镍丝和泡沫铁的镍丝用导线连接起来，然后将容量瓶在常压条件下浸泡在预设温度分别为25℃的水浴锅当中。
4)浸泡24小时之后，将碳布从氯化镍溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在碳布上得到自支撑层状铁镍氢氧化物，如图23所示。
实施例20
通过将腐蚀电位不同的两个导电基底同时浸泡在含有不同金属离子的腐蚀溶液中形成宏观的腐蚀原电池，其中腐蚀电位较低的导电基底将作为阳极，腐蚀电位较高的导电基底将作为阴极，自支撑层状金属氢氧化物将在腐蚀原电池的阴极上生长。
将泡沫铜和泡沫铁同时浸泡在氯化镍溶液中，在泡沫铜表面生长自支撑层状镍铁氢氧化物。
1)称取六水合氯化镍固体，然后用超纯水配置浓度为0.2mol/L的氯化镍溶液，然后取20mL配置好的氯化锌溶液放入容量为50mL的容量瓶。
2)将泡沫铜和泡沫铁均裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的泡沫铜和泡沫铁的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的泡沫铜和泡沫铁进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过泡沫铜和泡沫铁上的小孔对泡沫铜和泡沫铁进行固定，保证泡沫铜与镍丝以及泡沫铁和镍丝均有良好的电接触。
3)将泡沫铜在6mol/L的硝酸溶液中浸泡10s，将泡沫铁在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高泡沫铜和泡沫铁表面的亲水性。
将处理之后的带有镍丝的泡沫铜和泡沫铁悬挂浸泡在配置好的0.2mol/L的氯化镍溶液中，并且将泡沫铜的镍丝和泡沫铁的镍丝用导线连接起来，然后将容量瓶在常压条件下浸泡在预设温度分别为25℃的水浴锅当中，。
4)浸泡24小时之后，将泡沫铜从氯化镍溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在泡沫铜上得到自支撑层状铁镍氢氧化物，如图24所示。
实施例21
通过将腐蚀电位不同的两个导电基底同时浸泡在含有不同金属离子的腐蚀溶液中形成宏观的腐蚀原电池，其中腐蚀电位较低的导电基底将作为阳极，腐蚀电位较高的导电基底将作为阴极，自支撑层状金属氢氧化物将在腐蚀原电池的阴极上生长。
将泡沫铜负载的铜纳米线和泡沫铁同时浸泡在氯化镍溶液中，在泡沫铜负载的铜纳米线表面生长自支撑层状镍铁氢氧化物。
1)称取六水合氯化镍固体，然后用超纯水配置浓度为0.2mol/L的氯化镍溶液，然后取20mL配置好的氯化锌溶液放入容量为50mL的容量瓶。
2)将泡沫铁均裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的泡沫铁的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的泡沫铁进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干。之后使用干净的镍丝穿过泡沫铁和负载有铜纳米线的泡沫铜上的小孔对泡沫铁和泡沫铜进行固定，保证泡沫铁与镍丝以及泡沫铜和镍丝均有良好的电接触。将泡沫铁在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高泡沫铁表面的亲水性。
3)将处理之后的带有镍丝的泡沫铁和负载有铜纳米线的泡沫铜悬挂浸泡在配置好的0.2mol/L的氯化镍溶液中，并且将泡沫铁的镍丝和泡沫铜的镍丝用导线连接起来，然后将容量瓶在常压条件下浸泡在预设温度分别为25℃的水浴锅当中。
4)浸泡24小时之后，将负载有铜纳米线的泡沫铜从氯化镍溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在铜纳米线上得到自支撑层状铁镍氢氧化物，如图25所示。
实施例22
通过将腐蚀电位不同的两个导电基底同时浸泡在含有不同金属离子的腐蚀溶液中形成宏观的腐蚀原电池，其中腐蚀电位较低的导电基底将作为阳极，腐蚀电位较高的导电基底将作为阴极，自支撑层状金属氢氧化物将在腐蚀原电池的阴极上生长。
将泡沫镍和泡沫铁同时浸泡在氯化镍溶液中，在泡沫镍表面生长自支撑层状镍铁氢氧化物。
1)称取六水合氯化镍固体，然后用超纯水配置浓度为0.2mol/L的氯化镍溶液，然后取20mL配置好的氯化锌溶液放入容量为50mL的容量瓶。
2)将泡沫镍和泡沫铁均裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的泡沫镍和泡沫铁的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的泡沫镍和泡沫铁进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过泡沫镍和泡沫铁上的小孔对泡沫镍和泡沫铁进行固定，保证泡沫镍与镍丝以及泡沫铁和镍丝均有良好的电接触。
3)将泡沫镍在7.5mol/L的硝酸溶液中浸泡30s，将泡沫铁在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高泡沫镍和泡沫铁表面的亲水性。
将处理之后的带有镍丝的泡沫镍和泡沫铁悬挂浸泡在配置好的0.2mol/L的氯化镍溶液中，并且将泡沫镍的镍丝和泡沫铁的镍丝用导线连接起来，然后将容量瓶在常压条件下浸泡在预设温度分别为25℃的水浴锅当中。
4)浸泡24小时之后，将泡沫镍从氯化镍溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在泡沫镍上得到自支撑层状铁镍氢氧化物，如图26所示。
实施例23
通过将腐蚀电位不同的两个导电基底同时浸泡在含有不同金属离子的腐蚀溶液中形成宏观的腐蚀原电池，其中腐蚀电位较低的导电基底将作为阳极，腐蚀电位较高的导电基底将作为阴极，自支撑层状金属氢氧化物将在腐蚀原电池的阴极上生长。
将泡沫镍铜和泡沫铁同时浸泡在氯化镍溶液中，在泡沫镍铜表面生长自支撑层状镍铁氢氧化物。
1)称取六水合氯化镍固体，然后用超纯水配置浓度为0.2mol/L的氯化镍溶液，然后取20mL配置好的氯化锌溶液放入容量为50mL的容量瓶。
2)将泡沫镍铜和泡沫铁均裁剪成所需大小10*5mm，利用钻孔机在10*5mm的泡沫镍铜和泡沫铁的一端钻一个小孔，然后依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对10*5mm的泡沫镍铜和泡沫铁进行超声清洗，清洗完成之后用氮气气流吹干，之后使用干净的镍丝穿过泡沫镍铜和泡沫铁上的小孔对泡沫镍和泡沫铁进行固定，保证泡沫镍铜与镍丝以及泡沫铁和镍丝均有良好的电接触。
3)将泡沫镍铜在7.5mol/L的硝酸溶液中浸泡10s，将泡沫铁在浓度为1mol/L的氯化氢溶液中浸泡30秒，然后用去离子水反复冲洗再用氮气气流吹干，以提高泡沫镍铜和泡沫铁表面的亲水性。
将处理之后的带有镍丝的泡沫镍铜和泡沫铁悬挂浸泡在配置好的0.2mol/L的氯化镍溶液中，并且将泡沫镍铜的镍丝和泡沫铁的镍丝用导线连接起来，然后将容量瓶在常压条件下浸泡在预设温度分别为25℃的水浴锅当中。
4)浸泡24小时之后，将泡沫镍铜从氯化镍溶液中取出，并用去离子水反复清洗干净，在泡沫镍铜上得到自支撑层状铁镍氢氧化物，如图27所示。
Claims (9)
1.一种制备自支撑层状金属氢氧化物的通用方法，其特征在于，以金属盐溶液作为腐蚀溶液，浸泡导电基底，导电基底在腐蚀溶液中形成腐蚀原电池，阴极发生氧气还原反应产生氢氧根，促进层状金属氢氧化物在腐蚀原电池阴极表面沉积形成自支撑的层状金属氢氧化物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述腐蚀原电池的阳极能被溶解氧氧化。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成腐蚀原电池的方法包括：
导电基底为缺陷密度高低差异的材料；缺陷密度不同的部位形成腐蚀微电池；缺陷密度较低的部位作为阴极，缺陷密度较高的部位作为阳极；
或
采用与腐蚀溶液发生置换反应的导电基底材料；置换产物与导电基底组成腐蚀原电池；置换产物作为阴极，导电基底作为阳极；
或
采用具有不同腐蚀电位的导电基底连接构成导电基底组；腐蚀电位较高的导电基底作为阴极，腐蚀电位较低的导电基底作为阳极。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调控腐蚀溶液中阳离子浓度
要求不同金属氢氧化物的沉积率比值介于10-3到103之间，以保证不同金属氢氧化物在相同的pH值下的沉积速率相近；不同金属阳离子在溶液中的沉积率Rn计算公式为：
其中：c为对应离子的浓度；
Ksp为对应的金属氢氧化物的溶度积常数；
M表示反应体系中金属阳离子对应的金属化学元素；
5.根据权利要求1所述的方法，所述导电基底浸泡前先进行亲水性处理。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述腐蚀溶液中溶解氧含量至少满足腐蚀原电池阴极还原反应的发生；优选地，溶解氧在腐蚀原电池阴极表面还原产生的氢氧根满足自支撑层状金属氢氧化物在腐蚀原电池阴极表面的生长；更优选地，浓度不低于1mg L-1。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，腐蚀溶液温度的不低于反应体系中溶液发生固液相变时的温度；溶液中的溶解氧浓度随着温度的增加而下降，腐蚀溶液温度不高于溶液中溶解氧浓度为1mg L-1时对应的温度。
8.权利要求1-7任一项所述方法制备得到自支撑层状金属氢氧化物。
9.权利要求8所述的自支撑层状金属氢氧化物在能源存储与转化和功能材料领域的应用，包括但不限于电催化、光电催化、传感器、超级电容器、污水处理中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111383287.7A CN114134531B (zh) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 一种制备自支撑层状金属氢氧化物的通用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111383287.7A CN114134531B (zh) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 一种制备自支撑层状金属氢氧化物的通用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114134531A true CN114134531A (zh) | 2022-03-04 |
| CN114134531B CN114134531B (zh) | 2023-06-02 |
Family
ID=80390595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111383287.7A Active CN114134531B (zh) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 一种制备自支撑层状金属氢氧化物的通用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114134531B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115011990A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-09-06 | 海南大学 | 一种层状双氢氧化物纳米薄膜电极材料、制备方法及其应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2547907A (en) * | 1949-01-27 | 1951-04-03 | Dow Chemical Co | Magnesium primary cell |
| CN107604381A (zh) * | 2017-08-02 | 2018-01-19 | 吉林大学 | 铁基层状双金属氢氧化物纳米薄膜材料、制备方法及其应用 |
| CN109136977A (zh) * | 2018-08-16 | 2019-01-04 | 北京科技大学广州新材料研究院 | NiFe-LDH析氧电催化材料的制备方法及应用 |
| CN113046775A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-06-29 | 南通大学 | 一种基于诱导及牺牲双重效应的电极及其制备方法 |
-
2021
- 2021-11-22 CN CN202111383287.7A patent/CN114134531B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2547907A (en) * | 1949-01-27 | 1951-04-03 | Dow Chemical Co | Magnesium primary cell |
| CN107604381A (zh) * | 2017-08-02 | 2018-01-19 | 吉林大学 | 铁基层状双金属氢氧化物纳米薄膜材料、制备方法及其应用 |
| CN109136977A (zh) * | 2018-08-16 | 2019-01-04 | 北京科技大学广州新材料研究院 | NiFe-LDH析氧电催化材料的制备方法及应用 |
| CN113046775A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-06-29 | 南通大学 | 一种基于诱导及牺牲双重效应的电极及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| WEI ZHAO等: "NiFe Layered Double Hydroxides Grown on a Corrosion-Cell Cathode for Oxygen Evolution Electrocatalysis", 《ADVANCED ENERGY MATERIALS》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115011990A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-09-06 | 海南大学 | 一种层状双氢氧化物纳米薄膜电极材料、制备方法及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114134531B (zh) | 2023-06-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2021184601A1 (zh) | 泡沫镍基多孔NiFe水滑石纳米片及其制备和应用 | |
| Wang et al. | Recent progress in cobalt‐based heterogeneous catalysts for electrochemical water splitting | |
| CN108172850B (zh) | 一种析氢电极及其制备和应用 | |
| CN109267117B (zh) | 一种多级纳米复合结构的电极材料及其制备方法 | |
| US9676034B2 (en) | Method of manufacturing powder having high surface area | |
| CN108624907A (zh) | 非金属基体高效催化电极及其制备方法 | |
| CN113445072B (zh) | 一种泡沫镍复合电极及其制备方法和应用 | |
| CN109576730B (zh) | 一种铁修饰的四氧化三钴纳米片阵列电极的制备方法及应用 | |
| CN112609213A (zh) | 高熵合金多孔电极及其制备方法 | |
| CN111790415B (zh) | 一种b-p共掺杂双过渡金属催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN111933961B (zh) | 双元CoFe合金负载g-C3N4催化剂及其制备方法 | |
| CN112575348B (zh) | 一种NF-NiFeOx(OH)y-S电极及其制备和作为OER催化材料的应用 | |
| Zhou et al. | Synergistic coupling of NiFeZn-OH nanosheet network arrays on a hierarchical porous NiZn/Ni heterostructure for highly efficient water splitting | |
| CN114134531B (zh) | 一种制备自支撑层状金属氢氧化物的通用方法 | |
| CN107749350B (zh) | 一种超级电容铜镍复合电极及其制备工艺 | |
| WO2013005252A1 (ja) | 電気分解用電極及びその作製方法、並びに電気分解装置 | |
| CN113416978A (zh) | 一种三氧化二铁/氧化亚铜/碳布析氧电催化薄膜的制备方法 | |
| CN106591926B (zh) | 在钢铁表面制备CNTs-多孔镍/氧化镍析氢反应催化剂的方法 | |
| CN112760676A (zh) | 一种镍纳米线阵列电极的制备方法及其作为电化学析氧活性材料的应用 | |
| CN116288477A (zh) | 一种双功能高熵纳米合金电催化剂及其制备方法 | |
| KR101689856B1 (ko) | 금속 공기 전지용 양극재 제조 방법 | |
| CN113463131B (zh) | 一种铜单原子催化剂及其制备方法与应用 | |
| JP2008138282A (ja) | アルカリ電解用陽極 | |
| CN116219490A (zh) | 一种电解水用高性能低贵金属电极制备及其应用 | |
| CN110453256B (zh) | 一种多面体钴铱纳米颗粒析氢电催化剂及其镀液和制备方法 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |