【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于催化劑，具體涉及一種鎳鐵電解水產氧催化劑及其制備方法與應用。
技術介紹
1、電解水產氧反應是多種能量轉換裝置(如水電解和電化學二氧化碳還原)中的關鍵半反應。氧化銥(iro2)和氧化釕(ruo2)一直被認為是析氧反應(oer)的頂級電催化劑，但其不理想的耐久性、高昂的價格和稀缺性限制了這些催化劑的廣泛使用。
2、對此，現有技術中還研究了大量非貴金屬基電催化劑，特別是以fe/ni的氧化物或氫氧化物為代表的第一族過渡元素。fe2o3和feooh等鐵物種的導電性較差，提高其導電性可以大大提高其oer活性。ni和fe之間的強電子相互作用是nife基催化劑相對比單fe和單ni具有優異oer活性的關鍵。而碳材料作為載體具有良好導電性和高化學穩定性。但是，具有相對惰性表面的碳材料僅能提供與負載的金屬納米顆粒的微弱電子相互作用。在碳基體上摻雜非金屬摻雜劑和碳表面含氧基團的功能化是兩種廣泛應用的改變碳表面以使金屬納米顆粒緊密結合的方法。因此，開發出具有低過電勢、催化效率優異、成本低廉的催化劑是目前亟待解決的關鍵問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于解決現有技術中析氧反應(oer)貴金屬催化劑氧化銥、氧化釕等所存在的難以長期高效率電解水產氧、過電勢過高、成本高昂等問題，從而提供了一種鎳鐵電解水產氧催化劑，其在析氧反應中催化效率優異，且以葉酸與非貴金屬鐵鎳劑為原料進行制備，反應條件溫和，成本低廉。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術是通過如下技術方案得以實現
3、本專利技術第一方面提供了一種鎳鐵電解水產氧催化劑的制備方法，包括如下步驟：
4、(1)將鐵源、鎳源溶解于葉酸溶液中攪拌并超聲分散均勻；
5、(2)加入一水合肼，超聲分散均勻得到混合溶液；
6、(3)將步驟(2)得到的混合溶液進行加熱反應；
7、(4)加熱反應完成后進行離心，取沉淀進行洗滌并冷凍干燥，即得樣品。
8、作為優選地，步驟(1)中所述葉酸溶液通過如下步驟制備得到：將葉酸加入至溶劑中，攪拌均勻即得。
9、作為優選地，所述溶劑選自乙醇、水中的一種或多種；更優選地，所述溶劑選自乙醇-水混合溶劑；最優選地，所述溶劑選自乙醇-水混合溶劑，其中乙醇與水的體積比為1：0.1-1。
10、作為優選地，所述水選自去離子水、蒸餾水、純凈水中的一種或多種。
11、作為優選地，所述葉酸與溶劑的物質的量體積比為0.005-0.02：1。
12、應理解的是，在無特別說明的情況下，本專利技術上下文中所述“物質的量體積比”應按照本領域的常規方式進行理解，即固體物質的物質的量(單位為mmol)與液體體積(單位為ml)的比值，例如當“葉酸與溶劑的物質的量體積比為0.01：1”時，如若葉酸的添加量為0.2mmol，則溶劑的添加量為20ml。
13、作為優選地，步驟(1)中所述鐵源選自硝酸鐵、硫酸鐵、醋酸鐵、檸檬酸鐵、氯化鐵、溴化鐵中的一種或多種；更優選地，所述鐵源選自硝酸鐵；最優選地，所述鐵源選自硝酸鐵(iii)九水合物。
14、作為優選地，步驟(1)中所述鎳源選自氯化鎳、溴化鎳、硝酸鎳、醋酸鎳、硫酸鎳中的一種或多種；更優選地，所述鎳源選自氯化鎳；最優選地，所述鎳源選自六水氯化鎳(ii)。
15、作為優選地，步驟(1)中所述鐵源中鐵元素與鎳源中鎳元素的摩爾比為1：1.1-2；更優選地，步驟(1)中所述鐵源中鐵元素與鎳源中鎳元素的摩爾比為1：1.2-1.8；最優選地，步驟(1)中所述鐵源中鐵元素與鎳源中鎳元素的摩爾比為1：1.5。
16、作為優選地，步驟(1)葉酸溶液中葉酸與鐵源中鐵元素的摩爾比為1-8.4：1；更優選地，步驟(1)葉酸溶液中葉酸與鐵源中鐵元素的摩爾比為3-6：1；最優選地，步驟(1)葉酸溶液中葉酸與鐵源中鐵元素的摩爾比為5：1。
17、作為優選地，步驟(1)葉酸溶液中葉酸與鎳源中鎳元素的摩爾比為2-8：1；更優選地，步驟(1)葉酸溶液中葉酸與鎳源中鎳元素的摩爾比為2.5-5：1；最優選地，步驟(1)葉酸溶液中葉酸與鎳源中鎳元素的摩爾比為3.33：1。
18、作為優選地，步驟(1)葉酸溶液中葉酸與步驟(2)中一水合肼的物質的量體積比為0.025-0.125：1。
19、作為優選地，步驟(3)中所述加熱反應的溫度為140-200℃，時間為2-4h。
20、作為優選地，步驟(4)中所述洗滌具體為：采用乙醇-水混合溶劑洗滌1-5次。
21、作為優選地，步驟(4)中所述冷凍干燥的時間為48-72h，溫度為-50～﹣100℃。
22、本專利技術第二方面提供了根據上述制備方法制備得到的鎳鐵電解水產氧催化劑。
23、作為優選地，所述鎳鐵電解水產氧催化劑為碳納米管結構，其中ni單原子均勻摻雜在碳納米管中，fe2o3納米粒子均勻分布于碳納米管其表面。
24、作為優選地，所述fe2o3納米粒子粒徑為10-15nm。
25、本專利技術第三方面提供了根據上述制備方法制備得到的鎳鐵電解水產氧催化劑在電解水產氧反應中的應用。
26、本專利技術相對于現有技術具有如下技術效果：
27、在碳基體上摻雜摻入的金屬單原子，已被證明對于活化惰性碳表面以進行電子轉移更有效。更重要的是，這些單個金屬原子可以與負載的納米顆粒具有強的電子相互作用。碳基體(葉酸)在合成過程中，fa和金屬-fa在混合溶劑中發生協同帶狀氫鍵自組裝，金屬與葉酸發生配位，從而進行自組裝。本專利技術通過嚴格控制葉酸與金屬的用量比例，使得其能夠自組裝形成碳納米管，避免因形成碳納米片等形態所導致的催化性能降低。同時，通過嚴格控制fe與ni的用量配比，可控制fe2o3納米顆粒的粒徑在10-15nm之間，ni單原子均勻摻雜在碳納米管中，在其表面均勻分布fe2o3納米粒子，ni和fe之間的電子轉移都得到了增強，進一步提高了feni雙金屬催化劑的性能。本專利技術的鎳鐵電解水產氧催化劑應用于堿性oer反應，在1m?koh中10ma/cm2的過電位僅為230mv，性能遠優于商業化的ruo2，具有廣闊的產業應用價值和前景。同時本專利技術用于制備鎳鐵電解水產氧催化劑的原料為葉酸與非貴金屬鐵鎳劑，價格低廉，采用水熱的制備方法，簡單高效，極大地降低了電極制備的成本，十分有利于工業化應用。
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1.一種鎳鐵電解水產氧催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述鐵源選自硝酸鐵、硫酸鐵、醋酸鐵、檸檬酸鐵、氯化鐵、溴化鐵中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述鎳源選自氯化鎳、溴化鎳、硝酸鎳、醋酸鎳、硫酸鎳中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)葉酸溶液中葉酸與鐵源中鐵元素的摩爾比為1-8.4：1。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)葉酸溶液中葉酸與鎳源中鎳元素的摩爾比為2-8：1。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)葉酸溶液中葉酸與步驟(2)中一水合肼的物質的量體積比為0.025-0.125：1。
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述加熱反應的溫度為140-200℃，時間為2-4h。
8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中所述冷凍干燥的時間為48-72h，溫度為-50～
9.根據權利要求1-8任一項所述制備方法制備得到的鎳鐵電解水產氧催化劑。
10.根據權利要求1-8任一項所述制備方法制備得到的鎳鐵電解水產氧催化劑在電解水產氧反應中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種鎳鐵電解水產氧催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述鐵源選自硝酸鐵、硫酸鐵、醋酸鐵、檸檬酸鐵、氯化鐵、溴化鐵中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述鎳源選自氯化鎳、溴化鎳、硝酸鎳、醋酸鎳、硫酸鎳中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)葉酸溶液中葉酸與鐵源中鐵元素的摩爾比為1-8.4：1。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)葉酸溶液中葉酸與鎳源中鎳元素的摩爾比為2-8：1。
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