CN115058732B - 一种Mg掺杂的NiFe基氧化物的制备方法及其析氢电催化应用 - Google Patents
一种Mg掺杂的NiFe基氧化物的制备方法及其析氢电催化应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115058732B CN115058732B CN202210685266.9A CN202210685266A CN115058732B CN 115058732 B CN115058732 B CN 115058732B CN 202210685266 A CN202210685266 A CN 202210685266A CN 115058732 B CN115058732 B CN 115058732B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- based oxide
- nife
- doped
- mixed solution
- catalyst
- 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.)
- Active
Links
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 64
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 16
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 13
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 2
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 3
- 229910019083 Mg-Ni Inorganic materials 0.000 description 19
- 229910019403 Mg—Ni Inorganic materials 0.000 description 19
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000004502 linear sweep voltammetry Methods 0.000 description 7
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical class Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000710013 Lily symptomless virus Species 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000007806 chemical reaction intermediate Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
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
- C25B11/091—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明为一种Mg掺杂的NiFe基氧化物的制备方法及其析氢电催化应用。该方法包括如下步骤：(1)将MgCl2、NiCl2·6H2O溶于去离子水中，搅拌均匀，制得混合液。将处理后的泡沫铁浸没在混合溶液，搅拌后清洗、烘干；(2)将步骤(1)中得到的复合物放入管式炉中，450～750℃下保温120min～180min，得到Mg掺杂的NiFe基氧化物。该发明以泡沫铁为基底，通过一步腐蚀法和热处理的方法，设计具有纳米棒结构的Mg掺杂的NiFe氧化物催化剂。纳米棒结构可以增大催化剂的比表面积，提供更多的活性位点。本发明制备方法简便、易于操作，而且Mg的掺杂使催化剂获得了更好的稳定性和更好的固有电催化活性。
Description
技术领域
本发明属于电催化领域，涉及一种Mg掺杂的NiFe基氧化物的制备方法和在析氢电催化的应用。
背景技术
化石燃料过度消耗和排放所导致的能源危机和环境污染严重影响着国民生活环境与经济的协调和可持续发展,促使着人类社会对绿色、可再生新能源的广泛需求。氢气作为理想的能源载体之一,具有燃烧热值高、能量密度高、绿色环保等优点,是化石燃料最理想的替代品之一。相对于传统的制氢方法,电催化水裂解制氢更具有高效性、环保性和大规模生产高纯氢的优势。尽管用于水分解的理论极限电压为1.23V,但实际操作中往往需要施加比理论值高得多的电压才能驱动反应的发生。使用高效的阴极催化剂,可以改善电解水析氢(HER)过程迟缓的动力学,减小过电位,提高电解水效率。铂基催化剂具有卓越的阴极HER活性,但是其储量少、价格高，不利于实际应用。因此,合理设计并构筑高效低成本的HER电催化剂十分必要。
过渡金属氧化物具有成本低，地球储量丰富，在碱性环境下耐腐蚀等优点，被认为是有潜力的电解水催化剂。NiFe基氧化物具有丰富的氧化还原反应，两种金属离子的存在可以调节催化剂的结构和功能。但是由于导电性差，活性位点少，转化率不高，NiFe基氧化物的催化活性和稳定性有待进一步提高。有效的金属原子掺杂可以使催化剂暴露更多的活性位点，优化电子结构，优化反应中间体的吸附，从而降低反应的能垒，提高HER电催化剂的内在活性。因此设计具有高性能的析氢电催化剂具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于针对当前技术中NiFe基氧化物HER催化活性较低的问题，提出一种Mg掺杂的NiFe基氧化物的制备方法和析氢电催化应用。以泡沫铁为基底，通过一步腐蚀法和热处理的方法，设计具有纳米棒结构的Mg掺杂的NiFe氧化物催化剂。纳米棒结构可以增大催化剂的比表面积，提供更多的活性位点。本发明制备方法简便、易于操作，而且Mg的掺杂使催化剂获得了更好的稳定性和更好的固有电催化活性。
本发明的技术方案为：
一种Mg掺杂的NiFe基氧化物的制备方法，该方法包括如下步骤：
(1)泡沫铁材料的清洗：将泡沫铁裁剪后，置于盐酸中超声处理8～10min,然后再用去离子水和乙醇冲洗，在真空干燥箱中干燥。
其中，盐酸为1～3mol/L的盐酸；
(2)将MgCl2、NiCl2·6H2O溶于去离子水中，搅拌均匀，制得混合液；将步骤(1)处理的泡沫铁浸没在混合溶液，搅拌2h～4h后清洗、烘干；
其中，Mg：Ni的摩尔比为1～3：0.5～1；混合液的总金属浓度为0.5～1mol/L；
(3)将步骤(2)中得到的复合物放入管式炉中，以3～5℃/min的升温速率，升温至450～750℃，保温120min～180min，得到Mg掺杂的NiFe基氧化物。
所述方法制备的Mg掺杂的NiFe氧化物催化剂，用于电催化析氢反应。
其中所涉及到的原材料均通过商购获得。
本发明的有益效果为：
1)多孔纳米棒结构提供了丰富的传质通道，增加了活性位点，有助于气体的扩散与电解质的传输。
2)NiFe基氧化物在导电基底泡沫铁上原位生长，构建了3D自支撑电催化剂。具有较高的导电性。
3)合适的Mg掺杂使催化剂提升了NiFe基氧化物的本征活性。
4)通过测得的析氢反应的线性扫描图可以看到在100mA cm-2下Mg-Ni/FF-700催化剂的过电位为261mV,Ni/FF-700的过电位为355mV,由此表明Mg的掺杂显著提升了催化剂的析氢催化活性。且在100mA cm-2的电流密度下，经过50小时的长期耐久性测试，电极的电位变化可以忽略不计。在未来能源行业应用前景广阔。
附图说明
图1为实施例1制得的Mg-Ni/FF-700的SEM图。
图2为实施例1制得的Mg-Ni/FF-700的TEM图。
图3为实施例1制得的Mg-Ni/FF-700的X射线衍射图。
图4为实施例2所得的Ni/FF-700的X射线衍射图。
图5为实施例1～4所得的Mg-Ni/FF-700，Ni/FF-700，Mg/FF-700,FF-700与商业化Pt/C在碱性电解液下的析氢反应(HER)的线性扫描(LSV)图
图6为实施例1～4所得的Mg-Ni/FF-700，Ni/FF-700，Mg/FF-700,FF-700与商业化Pt/C在不同电流密度下过电位的柱状图。
图7为实施例1制得的Mg-Ni/FF-700在100mA cm-2的电流密度下，经过50小时的长期耐久性测试。
图8为实施例1，实施例5，实施例6所得掺杂不同Mg含量(Mg含量分别为11mmol、15mmol、22mmol)的催化剂在碱性电解液下的析氧反应(HER)的线性扫描(LSV)图。
具体实施方式
下面通过具体实施例详述本发明，但不限制本发明的保护范围。
实施例1：
(1)泡沫铁的处理
将1×1.5cm2，厚度为1mm的泡沫铁(孔隙率60-98％；孔隙率：≥98％；纯度：99.99％)置于3mol/L的盐酸中超声处理10min,去除氧化层，然后再用去离子水和乙醇冲洗，干燥。
(2)将1.428g MgCl2(15mmol)，2.05g NiCl2·6H2O(7.5mmol)溶于30mL的去离子水中，室温下磁力搅拌5min溶解成均匀的溶液；将步骤(1)处理后的泡沫铁浸没在混合溶液中，搅拌2.5h,然后用水冲洗掉催化剂上的附着物，之后在真空烘箱中干燥。
(3)取(2)得到的样品(即1×1.5cm2)放入一个瓷舟中，然后将瓷舟放入管式炉中，通入氩气(15mL/min)，700℃下保温150min,升温速率4℃/min。
采用TEM,SEM和XRD等表征手段对实施例1制备的Mg-Ni/FF-700进行表征。通过扫描电子显微镜(SEM，Quanta 450FEG)和TEM(JEOL 2010F)研究了电催化剂的微观结构。通过X射线衍射(XRD，D8 Discovery)研究了它们的晶体结构。在标准三电极系统中，使用CORRTEST CS2350电化学工作站测量电解反应，其中Mg-Ni/FF-700用作工作电极，碳棒用作对电极，饱和甘汞电极(SCE)用作参比电极，电解液为1mol KOH。线性扫描伏安法(LSV)曲线检测范围为-1～-1.8V(相对于饱和甘汞)，扫描速度为10mV s-1.
通过图1和图2中SEM(Quanta 450FEG)和TEM(JEOL 2010F)图可以看出制备的Mg-Ni/FF-700为纳米棒结构,增加了活性表面积，同时加速了电荷转移，更有利于析氢反应的进行。从图3XRD(D8 Discovery)图可以看出Mg-Ni/FF-700包含NiFe2O4(PDF#54-0964)与Fe2O3(PDF#25-1402)晶体。MgNiFe氧化物之间的协同作用促进了电催化析氢反应的反应效率。
实施例2：
(1)泡沫铁的处理
将1×1.5cm2，厚度为1mm的泡沫铁置于3mol/L的盐酸中超声处理10min,去除氧化层，然后再用去离子水和乙醇冲洗，干燥。
(2)将2.05g NiCl2·6H2O(7.5mmol)溶于30mL的去离子水中，室温下磁力搅拌5min溶解成均匀的溶液；将步骤(1)处理后的泡沫铁加入混合溶液中，搅拌2.5h,然后用水冲洗掉催化剂上的附着物，之后在真空烘箱中干燥。
(3)取(2)得到的样品(即1×1.5cm2)放入一个瓷舟中，然后将瓷舟放入管式炉中，通入氩气(15mL/min)，700℃下保温150min,升温速率4℃/min。
从图4XRD图可以看出Ni/FF-700分别与NiFe2O4(PDF#54-0964)和Fe2O3(PDF#25-1402)的标准卡片一致。通过图5LSV曲线图可以得到其100mA过电位为355mV。Mg-Ni/FF-700的过电位高于Ni/FF-700的过电位，由此可得Mg的掺杂提高了其电催化析氢性能。
实施例3：
(1)泡沫铁的处理
将1×1.5cm2，厚度为1mm的泡沫铁置于3mol/L的盐酸中超声处理10min,去除氧化层，然后再用去离子水和乙醇冲洗，干燥。
(2)将称取1.428g MgCl2(15mmol)溶于30mL的去离子水中，室温下磁力搅拌5min溶解成均匀的溶液；将步骤(1)处理后的泡沫铁浸没在混合溶液中，搅拌2.5h,然后用水冲洗掉催化剂上的附着物，之后在真空烘箱中干燥。
(3)取(2)得到的样品(即1×1.5cm2)放入一个瓷舟中，然后将瓷舟放入管式炉中，通入氩气(15mL/min)，700℃下保温150min,升温速率4℃/min。
通过图5LSV曲线图可以得到只掺杂Mg时，其析氢性能扔低于Mg-Ni/FF-700。
实施例4：
(1)泡沫铁的处理
将1×1.5cm2，厚度为1mm的泡沫铁置于3mol/L的盐酸中超声处理10min,去除氧化层，然后再用去离子水和乙醇冲洗，干燥。
(2)取(1)得到泡沫铁放入一个瓷舟中，然后将瓷舟放入管式炉中，通入氩气(15mL/min)，700℃下保温150min,升温速率4℃/min。
图5为实施例1～4的LSV曲线图，从图中可以看出，在以泡沫铁为基底的前提下，Mg掺杂的NiFe基氧化物(实施例1)的性能高于不掺杂Mg或者只掺杂Mg的催化剂(实施例2～4)。对比实施例1所得Mg-Ni/FF-700催化剂与实施例2不掺杂Mg的Ni/FF催化剂，可得Mg元素的掺杂提高了催化剂的性能。结合实施例3和实施例4，说明MgNiFe基氧化物之间的协同作用共同对析氢反应的电催化性能具有促进作用。
图6为实施例1～4所得的Mg-Ni/FF-700，Ni/FF-700，Mg/FF-700,FF-700与商业化Pt/C在不同电流密度下过电位的柱状图，可以看出Mg-Ni/FF-700具有较低的过电位，有利于反应的发生。当电流密度为10mA cm-2时，Mg-Ni/FF-700上的HER过电位为26mV。而不掺杂Mg的Ni/FF-700过电位较高，表明Mg的掺杂对提高HER催化性能起到了一定的作用。
图7为实施例1制得的Mg-Ni/FF-700在100mA cm-2的电流密度下，经过50小时的长期耐久性测试。从图中可以看出电极的电位变化可以忽略不计，表明Mg-Ni/FF-700具有较好的稳定性。
实施例5：
(1)泡沫铁的处理
将1×1.5cm2，厚度为1mm的泡沫铁置于3mol/L的盐酸中超声处理10min,去除氧化层，然后再用去离子水和乙醇冲洗，干燥。
(2)将1.07g MgCl2(11mmol)，2.05g NiCl2·6H2O(7.5mmol)溶于30mL的去离子水中，室温下磁力搅拌5min溶解成均匀的溶液；将步骤(1)处理后的泡沫铁浸没在混合溶液中，搅拌2.5h,然后用水冲洗掉催化剂上的附着物，之后在真空烘箱中干燥。
(3)取(2)得到的样品(即1×1.5cm2)放入一个瓷舟中，然后将瓷舟放入管式炉中，通入氩气(15mL/min)，700℃下保温150min,升温速率4℃/min。
实施例6：
(1)泡沫铁的处理
将1×1.5cm2，厚度为1mm的泡沫铁置于3mol/L的盐酸中超声处理10min,去除氧化层，然后再用去离子水和乙醇冲洗，干燥。
(2)将2.14g MgCl2(22mmol)，2.05g NiCl2·6H2O(7.5mmol)溶于30mL的去离子水中，室温下磁力搅拌5min溶解成均匀的溶液；将步骤(1)处理后的泡沫铁浸没在混合溶液中，搅拌2.5h,然后用水冲洗掉催化剂上的附着物，之后在真空烘箱中干燥。
(3)取(2)得到的样品(即1×1.5cm2)放入一个瓷舟中，然后将瓷舟放入管式炉中，通入氩气(15mL/min)，700℃下保温150min,升温速率4℃/min。
图8为实施例1，实施例5，实施例6掺杂不同Mg含量(Mg含量分别为11mmol、15mmol、22mmol)的催化剂在碱性电解液下的析氢反应(HER)的线性扫描(LSV)图。从图中可以看出，在合适的范围内调整掺杂Mg的含量，其具有较好的析氢反应性能，且其性能要高于实施例2～4。
上述相关说明以及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应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些内容做出各种修改，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，本发明不限于上述相关说明以及对实施例的描述，本领域的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。
本发明未尽事宜为公知技术。
Claims (1)
1.一种Mg掺杂的NiFe基氧化物的应用，其特征为用于电催化析氢反应；
所述的Mg掺杂的NiFe基氧化物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将MgCl2、NiCl2·6H2O溶于去离子水中，搅拌后得到混合溶液；将处理后的泡沫铁浸没在混合溶液中，搅拌2h～4h后清洗、烘干；
其中，Mg：Ni的摩尔比为1～3：0.5～1；混合液的总金属浓度为0.5～1mol/L；
(2)将步骤(1)中得到的复合物放入管式炉中，氩气氛围下，升温至450～750℃，保温120min～180min，得到Mg掺杂的NiFe基氧化物；
升温速率为3～5℃/min；
所述的步骤(1)中处理后的泡沫铁为经过清洗的材料：依次置于盐酸、无水乙醇和去离子水中进行超声清洗，盐酸浓度为1～3mol/L，并在超声机中超声8～10min,并用乙醇和水分别洗涤，然后在真空干燥箱中干燥。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210685266.9A CN115058732B (zh) | 2022-06-15 | 2022-06-15 | 一种Mg掺杂的NiFe基氧化物的制备方法及其析氢电催化应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210685266.9A CN115058732B (zh) | 2022-06-15 | 2022-06-15 | 一种Mg掺杂的NiFe基氧化物的制备方法及其析氢电催化应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115058732A CN115058732A (zh) | 2022-09-16 |
| CN115058732B true CN115058732B (zh) | 2024-04-19 |
Family
ID=83201744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210685266.9A Active CN115058732B (zh) | 2022-06-15 | 2022-06-15 | 一种Mg掺杂的NiFe基氧化物的制备方法及其析氢电催化应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115058732B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106693978A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-24 | 王艳 | 金属羟基氧化物催化剂、电极及制法与电化学电解装置 |
| WO2017091955A1 (en) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | South University Of Science And Technology Of China | Bifunctional electrocatalyst for water splitting and preparation method thereof |
| 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 |
| CN108193227A (zh) * | 2016-12-08 | 2018-06-22 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 镍铁水滑石基电催化析氧电极及其制备及应用 |
| CN113512731A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-10-19 | 华东理工大学 | 析氧电催化剂及其制备方法、应用和电解水装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100021776A1 (en) * | 2006-11-03 | 2010-01-28 | Florida State University Research Foundation, Inc. | Composites and electrodes for electrochemical devices and processes for producing the same |
| PT3408023T (pt) * | 2016-01-29 | 2024-04-30 | Totalenergies Onetech | Catalisadores de oxi-hidróxido multimetálico homogeneamente disperso |
| US20200308720A1 (en) * | 2017-09-19 | 2020-10-01 | King Abdullah University Of Science And Technology | Durable oxygen evolution electrocatalysts |
-
2022
- 2022-06-15 CN CN202210685266.9A patent/CN115058732B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017091955A1 (en) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | South University Of Science And Technology Of China | Bifunctional electrocatalyst for water splitting and preparation method thereof |
| CN108193227A (zh) * | 2016-12-08 | 2018-06-22 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 镍铁水滑石基电催化析氧电极及其制备及应用 |
| CN106693978A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-24 | 王艳 | 金属羟基氧化物催化剂、电极及制法与电化学电解装置 |
| 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 |
| CN113512731A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-10-19 | 华东理工大学 | 析氧电催化剂及其制备方法、应用和电解水装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115058732A (zh) | 2022-09-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109252180B (zh) | 一种三元mof纳米片阵列材料、制备方法及其应用 | |
| CN110479281B (zh) | 一种基于FeOOH-NiOOH/NF电催化剂及制备方法 | |
| CN110639534B (zh) | 一种析氧电催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN109628951B (zh) | 一种硫化镍析氢电催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN111001428A (zh) | 一种无金属碳基电催化剂及制备方法和应用 | |
| 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 | |
| CN112481656B (zh) | 高选择性电催化甘油氧化转化产甲酸和高效电解水产氢的双功能催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN114045525A (zh) | 一种镍基自支撑电解水催化剂及其制备方法 | |
| CN113437314A (zh) | 氮掺杂碳负载低含量钌和Co2P纳米粒子的三功能电催化剂及其制备方法和应用 | |
| JP2020059917A (ja) | 水分解酸素発生用の四酸化三コバルトアレイ／チタンメッシュ電極及びその製造方法 | |
| CN114959791A (zh) | 一种Mg掺杂的NiFe基（氧）氢氧化物的制备方法及其析氧电催化应用 | |
| CN113957456A (zh) | 共掺杂结合异质结构的镍基碱性电解水催化剂及制备方法 | |
| CN110629248A (zh) | 一种Fe掺杂Ni(OH)2/Ni-BDC电催化剂的制备方法 | |
| CN113957471A (zh) | 一种用于高效电解水的镍铁双层氢氧化物的制备方法 | |
| CN114892206B (zh) | 一种多元金属氮化物异质结纳米棒阵列复合电催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN115058732B (zh) | 一种Mg掺杂的NiFe基氧化物的制备方法及其析氢电催化应用 | |
| CN113293407B (zh) | 一种富铁纳米带析氧电催化剂及其制备方法 | |
| CN112007671B (zh) | 一种Fe1Co6-P@CC电催化剂及其制备方法 | |
| CN115323390A (zh) | 一种泡沫镍负载的氮磷共掺杂NiMo基复合催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113774427A (zh) | 一种镍铁氧化物电催化剂的制备方法与应用 | |
| CN114657601B (zh) | 一种氧化镍-铱纳米簇异质材料的制备方法及应用 | |
| CN113668013B (zh) | 基于巯基苯并噻唑制备双功能电解水催化剂的方法 | |
| CN115747874B (zh) | 一种稀土元素掺杂2D RE@Fe-MOF高效一体式膜电极的制备方法及应用 | |
| CN115786964B (zh) | 钴基尖晶石Cu0.7Co2.3O4电催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN118127561A (zh) | 一种稀土元素掺杂的RuO2材料及其制备方法和应用 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |