本發(fā)明涉及電催化領(lǐng)域，尤其涉及一種超薄鎳鈷銅納米帶及其制備方法和在電催化反應(yīng)的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、新能源通常是指還在研究和開(kāi)發(fā)階段，暫時(shí)無(wú)法大規(guī)模運(yùn)用的能源。其中又以可循環(huán)利用、對(duì)環(huán)境友好的清潔能源為主，如太陽(yáng)能、潮汐能、地?zé)崮?、氫能等。與其它新能源相比，氫能有著其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：氫是一種來(lái)源非常廣泛的元素，其熱值是燃料中除核燃料以外最高的；氫可以以固液氣三相中的任意一種形態(tài)來(lái)被存儲(chǔ)和利用；氫氣的燃燒生成的水是完全沒(méi)有污染的，而且還可以利用來(lái)重新制取氫氣，達(dá)到循環(huán)再生的效果。因此，氫能被認(rèn)為最有可能在未來(lái)取代傳統(tǒng)化石燃料的新興能源，也被譽(yù)為“21世紀(jì)的終極能源”。氫能的特性十分優(yōu)異，那么如何提高氫能的利用效率，使其能夠大規(guī)模地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活當(dāng)中就成為了當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。

2、目前最主要的制氫方法是通過(guò)裂解化石燃料制氫、從工業(yè)副產(chǎn)物提取氫氣還有電解水制氫。前面兩種制氫技術(shù)在獲取氫氣的同時(shí)，也會(huì)伴隨著大量的碳排放，所以在制氫過(guò)程中就破壞了綠色低碳的環(huán)保理念。而想要制得清潔的氫氣，最常用也最有效的方法就是通過(guò)電解水制氫。銥、釕及其氧化物在電解水反應(yīng)中有著良好的催化效率，但是因?yàn)槠鋬r(jià)格昂貴，所以現(xiàn)階段多通過(guò)利用儲(chǔ)量豐富的過(guò)渡金屬來(lái)合成電解水催化劑去替代這些貴金屬。而合成金屬-有機(jī)框架材料(metal-organic?frameworks，mofs)催化劑，將其應(yīng)用于電解水催化正是一個(gè)將過(guò)渡金屬替換貴金屬的有效方法。但是目前mofs仍然存在著一些的問(wèn)題，如一元和二元mofs的電解水催化性能稍弱、動(dòng)力學(xué)略顯遲緩等，還有待進(jìn)步和改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種超薄鎳鈷銅納米帶及其制備方法和在電催化反應(yīng)的應(yīng)用，在以bdc為配體的nico二元mofs的基礎(chǔ)上引入了金屬cu，利用多金屬在mofs中的協(xié)同作用，將同為非貴金屬元素并在mofs制備出具有優(yōu)越的oer催化性能的nicocu-bdc三元二維材料，解決了一元和二元mofs材料電解水催化性能稍弱、動(dòng)力學(xué)略顯遲緩的問(wèn)題。

2、本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、其一、本發(fā)明提供一種超薄鎳鈷銅納米帶的制備方法，包括如下步驟：將nicl2·6h2o、cocl2·6h2o、cucl2·2h2o和對(duì)苯二甲酸(bdc)加入由n,n-二甲基甲酰胺、無(wú)水乙醇和去離子水組成的溶液中，超聲處理均勻后，加入三乙胺，攪拌均勻，制得混合液；

4、將混合液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，加熱反應(yīng)；

5、反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫取出反應(yīng)釜，將反應(yīng)物離心、洗滌、干燥，即得產(chǎn)物。

6、進(jìn)一步地，所述n,n-二甲基甲酰胺、無(wú)水乙醇、去離子水的體積比為32：2：2；

7、所述n,n-二甲基甲酰胺與對(duì)苯二甲酸的比例為30～32ml：0.5～1.5mmol；

8、所述對(duì)苯二甲酸與金屬離子總量的摩爾比為1：1～1.5；

9、所述nicl2·6h2o、cocl2·6h2o和cucl2·2h2o的摩爾比為1：1：1；

10、所述金屬離子總量與三乙胺的比例為0.75mmol：0.5～1ml。

11、進(jìn)一步地，所述加熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為140℃，反應(yīng)時(shí)間為12h。

12、進(jìn)一步地，所述干燥為鼓風(fēng)干燥，溫度為60℃，干燥時(shí)間為10～12h。

13、進(jìn)一步地，所述離心轉(zhuǎn)速為4000r/min、離心時(shí)間為5min。

14、其二，本發(fā)明提供一種超薄鎳鈷銅納米帶并將其應(yīng)用于電催化氧析出反應(yīng)。

15、本發(fā)明的有益效果是：

16、mofs具有超大比表面積及孔隙率、豐富的活性中心、良好的化學(xué)穩(wěn)定性，非常適合應(yīng)用于電催化領(lǐng)域。鎳基mofs被廣泛認(rèn)為其具有良好的oer催化活性，并且其一元及二元的mofs在催化oer方面也有著大量的研究。

17、本發(fā)明在以對(duì)苯二甲酸(bdc)為配體的nico雙金屬mofs的基礎(chǔ)上，引入金屬cu制備出超薄二維材料nicocu-bdc，超薄二維材料nicocu-bdc有著更大的比表面積和更高的孔隙率，可以為催化反應(yīng)提供更多的活性位點(diǎn)。電化學(xué)測(cè)試顯示，與ni-bdc、co-bdc和nico-bdc相比，nicocu-bdc三元材料有著更好的電催化性能、更高的催化動(dòng)力學(xué)、更低的電化學(xué)阻抗和更大的電化學(xué)活性表面積，其oer性能往往能夠得到進(jìn)一步的提升，并且有效地解決了一元、二元mofs動(dòng)力學(xué)遲緩的問(wèn)題。

18、因此，本發(fā)明以bdc為配體，利用多金屬在mofs中的協(xié)同作用，將同為非貴金屬元素并在mofs也有大量應(yīng)用的cu加入到nico-bdc之中，制備出具有優(yōu)越的oer催化性能的nicocu-bdc三元二維材料，解決了一元和二元mofs材料電解水催化性能稍弱、動(dòng)力學(xué)略顯遲緩的問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.一種超薄鎳鈷銅納米帶的制備方法，其特征在于：包括：將nicl2·6h2o、cocl2·6h2o、cucl2·2h2o和對(duì)苯二甲酸加入由n,n-二甲基甲酰胺、無(wú)水乙醇和去離子水組成的溶液中，超聲處理均勻后，加入三乙胺，攪拌均勻，制得混合液；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄鎳鈷銅納米帶的制備方法，其特征在于：所述n,n-二甲基甲酰胺、無(wú)水乙醇、去離子水的體積比為32：2：2；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超薄鎳鈷銅納米帶的制備方法，其特征在于：所述對(duì)苯二甲酸與金屬離子總量的摩爾比為1：1～1.5。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超薄鎳鈷銅納米帶的制備方法，其特征在于：所述nicl2·6h2o、cocl2·6h2o和cucl2·2h2o的摩爾比為1：1：1。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超薄鎳鈷銅納米帶的制備方法，其特征在于：所述金屬離子總量與三乙胺的比例為0.75mmol：0.5～1ml。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄鎳鈷銅納米帶的制備方法，其特征在于：所述加熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為140℃，反應(yīng)時(shí)間為12h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄鎳鈷銅納米帶的制備方法，其特征在于：所述干燥為鼓風(fēng)干燥，溫度為60℃，干燥時(shí)間為10～12h。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄鎳鈷銅納米帶的制備方法，其特征在于：所述離心轉(zhuǎn)速為4000r/min、離心時(shí)間為5min。

9.如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的制備方法制得的超薄鎳鈷銅納米帶。

10.如權(quán)利要求9所述的超薄鎳鈷銅納米帶在電催化氧析出反應(yīng)中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)一種超薄鎳鈷銅納米帶及其制備方法和應(yīng)用，包括：將NiCl<subgt;2</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O、CoCl<subgt;2</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O、CuCl<subgt;2</subgt;·2H<subgt;2</subgt;O和對(duì)苯二甲酸加入由N,N?二甲基甲酰胺、無(wú)水乙醇和去離子水組成的溶液中，超聲處理均勻后，加入三乙胺，攪拌均勻，制得混合液；將混合液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，加熱反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫取出反應(yīng)釜，將反應(yīng)物離心、洗滌、干燥，即得產(chǎn)物。本發(fā)明在以對(duì)苯二甲酸為配體的NiCo雙金屬M(fèi)OFs的基礎(chǔ)上，引入金屬Cu制備出超薄二維材料NiCoCu?BDC，將其應(yīng)用于電催化氧析出反應(yīng)中，解決了一元和二元MOFs材料電解水催化性能稍弱、動(dòng)力學(xué)略顯遲緩的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：郝永超,易莉芝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東莞理工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15