用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物及其制备方法

本发明属于电解水催化剂，具体涉及用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物及其制备方法。

背景技术：

1、电解水制氢作为一种可持续的氢气生产方法，近年来在全球范围内受到了广泛关注。这一方法的基本原理是利用电能将水分解成氢气和氧气，具有绿色环保的优点。然而，传统的电解水制氢技术存在能耗高、成本高等问题，限制了其在大规模氢气生产中的应用。在电解水制氢过程中，催化剂起到关键作用，可以提高反应速率和降低能耗。因此，研究和开发高效、低成本的电解水制氢催化剂成为当前研究的热点和关键。根据电解水的反应类型，催化剂可分为阳极催化剂和阴极催化剂。其中，阳极的析氧反应(oer)由于多质子过程和高能垒问题导致反应动力学缓慢，是整个电解水制氢过程中决定产氢速率和效率的关键步骤。因此，开发高性能的oer电催化剂是当前研究的重点。

2、双金属氢氧化物(bimetallic hydroxides，bmhs)是一类由两种不同金属离子和氢氧根离子组成的无机功能材料。bmhs具有较大的比表面积和良好的孔道结构，有利于氧分子的传输和反应。两种金属离子的协同作用可以降低氧析出反应的能垒，从而提高反应速率。此外，双金属氢氧化物的组成和形貌可以通过改变金属离子种类和比例来调节，以优化oer性能。在bmhs中，已有研究证明cofe bmhs是一种廉价且oer性能优异的催化剂。然而，cofe bmhs在不同的制备条件下会产生不同的形貌，从而导致不同的催化性能。

技术实现思路

1、有鉴于此，一方面，一些实施例公开了用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，包括步骤：

2、s1、用钴盐和铁盐配置前驱体溶液a；其中，钴盐为二价钴盐，钴盐阴离子为no3-、cl-或so42-；铁盐为三价铁盐，铁盐阴离子为no3-、cl-或so42-；

3、s2、在前驱体溶液a中加入缓冲剂，配制获得前驱体溶液b；其中，缓冲剂为ph调节剂，控制前驱体溶液b的ph为9～13；

4、s3、在前驱体溶液b中加入插层剂，配制得到前驱体溶液c；其中，插层剂包括nh4f、na2co3、二甲基亚砜或四丙基氢氧化铵；

5、s4、在前驱体溶液c中加入调节剂，配制得到前驱体溶液d；其中，调节剂为亚磷酸盐；

6、s5、将前驱体溶液d与基底材料放置在反应釜中，在设定的反应温度下保温，得到球状铁钴双金属氢氧化物；其中，所述基底材料包括碳纸、碳布、泡沫镍、泡沫铁或泡沫铜。

7、进一步，一些实施例公开的用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，步骤s1中，钴盐与铁盐的摩尔比为1：1～2。

8、一些实施例公开的用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，步骤s1中，前驱体溶液a中钴盐与铁盐的总浓度为33～50mmol/l。

9、一些实施例公开的用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，步骤s2中，缓冲剂与钴铁摩尔比为15～20：2～3。

10、一些实施例公开的用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，步骤s3中，插层剂与钴铁摩尔比为8～10：2～3。

11、一些实施例公开的用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，步骤s4中，调节剂与钴铁的摩尔比为0.5～1：2～3。

12、一些实施例公开的用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，步骤s2中，缓冲剂包括尿素、硫脲或nh4cl。

13、一些实施例公开的用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，步骤s2中，配置获得前驱体溶液b的方法包括：

14、在前驱体溶液a中加入缓冲剂，调节混合液的ph为9～13，然后加热混合液至80～160℃，搅拌，得到前驱体溶液b。

15、一些实施例公开的用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，步骤s5中，反应温度设定为100～150℃，保温时间设定为8～10h。

16、另一方面，一些实施例公开了用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物，由本发明实施例公开的用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法制备得到。

17、本发明实施例公开的用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，利用一步水热法制备得到了球状铁钴双金属氢氧化物，球状铁钴双金属氢氧化物具有稳定的多孔结构，催化反应电阻小，可以用作电解水的催化剂。

技术特征：

1.用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述钴盐与所述铁盐的摩尔比为1：1～2。

3.根据权利要求1所述的用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，其特征在于，步骤s1中，前驱体溶液a中所述钴盐与所述铁盐的总浓度为33～50mmol/l。

4.根据权利要求2所述的用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，其特征在于，步骤s2中，缓冲剂与钴铁的摩尔比为15～20：2～3。

5.根据权利要求4所述的用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，其特征在于，步骤s3中，插层剂与钴铁的摩尔比为8～10：2～3。

6.根据权利要求5所述的用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，其特征在于，步骤s4中，调节剂与钴铁的摩尔比为0.5～1：2～3。

7.根据权利要求1所述的用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述缓冲剂包括尿素、硫脲或nh4cl。

8.根据权利要求1所述的用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，其特征在于，步骤s2中，配置获得前驱体溶液b的方法包括：

9.根据权利要求1所述的用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，其特征在于，步骤s5中，反应温度设定为100～150℃，保温时间设定为8～10h。

10.用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物，其特征在于，根据权利要求1～9任一项所述的用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法制备得到。

技术总结
本发明实施例公开了用于电解水的球状铁钴双金属氢氧化物的制备方法，包括步骤：S1、用钴盐和铁盐配置前驱体溶液A；其中，其中，钴盐为二价钴盐；铁盐为三价铁盐，钴盐和铁盐阴离子为NO
技术研发人员：杨涛,杨丽明,李阳,邢存亮,王恩会,于湘涛,侯新梅
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21