【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于oer催化劑，尤其涉及一種鈷鐵基異質結構組成的納米線列陣及制備方法、應用。
技術介紹
1、氫被認為是理想的能量載體之一因為其具有特殊的能量密度，且無毒無污染，電催化水分解是一種環保高效的可持續的制氫方法，其中堿性電解技術尤為成熟。電催化水裂解可以分為兩種不同的化學反應：陽極析氫反應(her)與陰極析氧反應(oer)。oer有著多步電子轉移過程，與her相比需要更高的能量，從而大大限制了電催化水分解的效率，故需要一種可提高效率的oer電催化劑，目前，商用oer電催化劑的首選依然是基于釕的材料，但是它們在水分解中的發展因稀缺性和高成本而受到阻礙。因此，開發高效穩定的oer催化劑至關重要。
2、在過渡金屬基oer催化劑中，co基催化劑因其高oer性能、成本效益和結構通用性而引起了人們的廣泛關注。鈷基化合物，如氧化物、硫化物、磷化物及其復合材料，已逐漸具備了成為大電流密度水分解oer催化劑的潛力，其中，具有類鉑晶體平面的co9s8逐漸受到了關注，因為其成本低并且有著良好的氧化還原能力和獨特的晶格排列(立方體胞內可通用的co四面體和八面體共存)而備受關注。然而，單個co9s8電子導電性差，活性位點數量少，對oer中間體的吸附能弱，無法做到高效穩定，更無法滿足工業級大電流堿性電解的要求。為解決這個問題，急需開發新的催化劑材料，優化oer中間體的吸附強度以實現高的本征oer活性，從而實現高效穩定的水分解。
技術實現思路
1、本專利技術實施例的目的在于提供一種鈷鐵基異質結
2、本專利技術實施例是這樣實現的，一種鈷鐵基異質結構組成的納米線列陣的制備方法，包括以下步驟：
3、s1、對泡沫鎳基底進行預處理：將泡沫鎳基底nf去除表面雜質，再進行干燥；
4、s2、通過水熱法在nf上原位生長前驅體cofe-ldh納米片：在去離子水中溶解co(no3)2·6h2o、fe(no3)3·9h2o、尿素和nh4f，攪拌后得到粉紅色的澄清溶液，將澄清溶液和處理后的泡沫鎳基底轉移到聚四氟乙烯反應釜內襯中，進行水熱反應，待自然冷卻至室溫后，將得到的產物清洗后真空干燥過夜，得到前驅體；
5、s3、合成鈷鐵基異質結構組成的納米線列陣：將前驅體放入馬弗爐中，升溫后并保持，使前驅體徹底轉化為co-fe-o中間體，將長有中間體的nf浸入聚四氟乙烯反應釜內襯中，其中填充了硫化鈉溶液，進行水熱反應，待自然冷卻至室溫后，將得到的產物清洗后真空干燥過夜，得到co9s8-fe3o4/vnf復合材料，即鈷鐵基異質結構組成的納米線列陣。
6、優選地，s1中，所述將泡沫鎳基底去除表面雜質的步驟，具體為：將泡沫鎳基底分別在丙酮溶液、無水乙醇和去離子水中超聲10min若干次，然后再分別放入1.0m?hcl溶液、去離子水和無水乙醇中超聲處理10min。
7、優選地，s2中，所述co(no3)2·6h2o、fe(no3)3·9h2o、尿素和nh4f的摩爾比為1-5:0.5-5:2-10:2-10。
8、優選地，s2中，水熱反應的溫度為100-200℃，時間為4-12h。
9、優選地，s3中，所述升溫后并保持的步驟，升溫速率為3-10℃min-1，升溫至200-500℃，保持1-10h。
10、優選地，s3中，所述硫化鈉溶液的濃度為0.01-0.1mmol/ml。
11、優選地，s3中，所述水熱反應的溫度為100-200℃，時間為2-12h。
12、本專利技術實施例的另一目的在于提供一種鈷鐵基異質結構組成的納米線列陣，采用上述制備方法制備得到。
13、本專利技術實施例的又一目的在于提供一種鈷鐵基異質結構組成的納米線列陣在制備析氧反應催化劑的工作電極中的應用。
14、本專利技術實施例提供的鈷鐵基異質結構組成的納米線列陣可作為異質結構催化劑，由于不同組分之間的界面原子配位環境修飾和電子交換可以有效地調整活性位點的電子結構，從而優化oer中間體的吸附強度以實現高的本征oer活性，這樣可以增加活性表面積，并加強離子/電子轉移的速率；將fe3o4和co9s8組合成異質結組成的納米線，在有著非常大的比表面積的同時還可以實現羥基/水的動力學解耦吸附/解離，從而可以促進異質界面上的oer，同時，co9s8-fe3o4的金屬導電性使得電子能夠在催化劑和催化劑/電解質界面上高效地傳遞和傳遞，其產生豐富的氧化物/硫化物界面，為氣體快速逸出提供了更容易接近的催化中心和更擴散的通道,在降低了水解離的能壘的同時，使*h和oh-(oh*)的吸附/解吸更為有效；
15、本專利技術實施例以cofe-ldh作為犧牲模板，通過煅燒和硫化形成的co9s8-fe3o4/vnf異質結電催化劑，在大電流密度下實現了超低過電位的高效oer性能，所構建的co9s8-fe3o4/vnf異質結電催化劑作為高密度納米線在整個襯底表面準垂直排列，這種留有大量空隙的結構使其擁有更大的活性面積和更多的裸露的活性位點，在堿性條件下，僅分別需要229mv和301mv的低過電位即可實現100ma?cm-2和1000ma?cm-2電流密度下的oer過程，tafel斜率低至31.46mv?dec-1，有著較小的阻抗和較大的活性面積并且在大電流密度下保持運行穩定超過100h，同時該制備工藝簡單，且原料豐富，成本低廉，其為大電流密度過渡金屬基oer催化劑的制備設計提供了一種方便而簡潔的策略。
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1.一種鈷鐵基異質結構組成的納米線列陣的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的鈷鐵基異質結構組成的納米線列陣的制備方法，其特征在于，S1中，所述將泡沫鎳基底去除表面雜質的步驟，具體為：將泡沫鎳基底分別在丙酮溶液、無水乙醇和去離子水中超聲10min若干次，然后再分別放入1.0M?HCl溶液、去離子水和無水乙醇中超聲處理10min。
3.根據權利要求1所述的鈷鐵基異質結構組成的納米線列陣的制備方法，其特征在于，S2中，所述Co(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、尿素和NH4F的摩爾比為1-5:0.5-5:2-10:2-10。
4.根據權利要求1所述的鈷鐵基異質結構組成的納米線列陣的制備方法，其特征在于，S2中，水熱反應的溫度為100-200℃，時間為4-12h。
5.根據權利要求1所述的鈷鐵基異質結構組成的納米線列陣的制備方法，其特征在于，S3中，所述升溫后并保持的步驟，升溫速率為3-10℃min-1，升溫至200-500℃，保持1-10h。
6.根據權利要求1所述的鈷鐵基異質結構組成
7.根據權利要求1所述的鈷鐵基異質結構組成的納米線列陣的制備方法，其特征在于，S3中，所述水熱反應的溫度為100-200℃，時間為2-12h。
8.一種鈷鐵基異質結構組成的納米線列陣，其特征在于，采用如權利要求1-7任一所述的制備方法制備得到。
9.一種如權利要求8所述的鈷鐵基異質結構組成的納米線列陣在制備析氧反應催化劑的工作電極中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種鈷鐵基異質結構組成的納米線列陣的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的鈷鐵基異質結構組成的納米線列陣的制備方法，其特征在于，s1中，所述將泡沫鎳基底去除表面雜質的步驟，具體為：將泡沫鎳基底分別在丙酮溶液、無水乙醇和去離子水中超聲10min若干次，然后再分別放入1.0m?hcl溶液、去離子水和無水乙醇中超聲處理10min。
3.根據權利要求1所述的鈷鐵基異質結構組成的納米線列陣的制備方法，其特征在于，s2中，所述co(no3)2·6h2o、fe(no3)3·9h2o、尿素和nh4f的摩爾比為1-5:0.5-5:2-10:2-10。
4.根據權利要求1所述的鈷鐵基異質結構組成的納米線列陣的制備方法，其特征在于，s2中，水熱反應的溫度為100-200℃，時間為4-1...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱永福，周繁宇，劉志慧，劉贏，郎興友，蔣青，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：
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