本發(fā)明屬于納米材料制備領(lǐng)域，具體涉及到一種泡沫鐵鎳表面原位生長鉑修飾的鎳鐵層狀雙氫氧化物雙功能材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、氫能日益被視為清潔能源的基石，電催化堿性條件下水分解制氫過程具有環(huán)保性，無碳排放，被認為是一種應(yīng)對氣候變化和能源短缺問題的有效策略(nat.mater.,2024,23:252-261)。但是，目前由于堿性電解水高的過電位、大的能量消耗，使其制氫成本較高，仍未得到大規(guī)模應(yīng)用(bioresource?tech.,2021,319:124175)。因此，開發(fā)高效的電催化劑對于降低電解水制氫的成本、實現(xiàn)經(jīng)濟可行的電解水制氫工程至關(guān)重要。

2、電解水過程包括析氫反應(yīng)(her)和析氧反應(yīng)(oer)，而oer由于其固有的緩慢的四電子轉(zhuǎn)移過程，在將oh-氧化為o2的過程往往是電解水的決速步驟(j.colloid?interfacesci.,2024,657:83-90)。雙金屬鐵鎳氫氧化物被認為是堿性溶液中最有前途的oer非貴金屬催化劑之一(angew.chem.int.ed.,2018,58:1252-1265)。此外，在堿性溶液中，鉑和氫氧化物的組合可以解決金屬鉑對水的解離較慢的問題，提高pt在堿性溶液中的her活性(appl.catal.b:environ.,2022,316:121654)。因此，將較低載量的鉑和鎳鐵氫氧化物相結(jié)合，可以同時提高her和oer的催化活性，極大地降低電解水過程中的過電位。

3、泡沫鎳(nf)具有三維(3d)多孔結(jié)構(gòu)，可有效促進氣泡釋放，從而防止活性位點堵塞，因此在堿性電解水領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。此外，與粉末催化劑需要粘結(jié)劑固定在導電基底上的電極相比，直接生長在基底上多的電極的催化劑往往具有更高的穩(wěn)定性和導電性。在之前的工作中，開發(fā)了一種在溫和條件下于nf表面生長鉑修飾的ni(oh)2納米片的方法(appl.surf.sci.,2023,629:157433，cn117987843a)。由此得到的pt/ni(oh)2/nf電極在堿性條件下具有良好的析氫性能，但由于缺乏高價金屬離子，析氧性能并不理想。

4、在公開號cn117385396a的“在泡沫鎳鐵表面制備鎳鐵層狀雙金屬氫氧化物材料的方法”專利中，雖然在制備過程中無需加入鎳離子和鐵離子鹽，但是需要額外加入鈷鹽和硫酸鹽等犧牲劑，對金屬鐵鎳基底進行腐蝕。這種制備方法會將溶液中的鈷離子和硫酸根離子引入所制備的材料中，成為摻雜物質(zhì)。此外，此發(fā)明所制備的材料的應(yīng)用只限于析氧反應(yīng)。在公開號cn114643057a的“一種泡沫鎳擔載的鎳鐵雙金屬羥基氧化物復合催化劑及其制備方法和應(yīng)用”專利中，通過將泡沫鎳在含有鐵前驅(qū)體六水三氯化鐵、無水硫酸和去離子水的混合溶液中熱處理，得到在泡沫鎳表面生長的鎳鐵雙羥基氧化物符合催化劑，此催化劑應(yīng)用于滅活生物氣溶膠上病原微生物的動態(tài)捕獲和光催化凈化方面。在公開號cn116949494a的“基于泡沫鎳鐵的電解水雙功能催化劑及其制備方法”專利中，其是首先在泡沫鐵鎳表面生長鎳鐵氧化物納米片，再通過水熱法生長負載釩摻雜鎳鈷層狀雙氫氧化物中間體，最后通過等離子體化學氣相沉積合成釩摻雜磷化鎳鈷納米片。雖然此發(fā)明的材料具有析氫和析氧的雙功能特性，但是其步驟較為復雜，實驗方法成本較高，不利于放大生產(chǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本技術(shù)的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、鑒于上述和/或現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出了本發(fā)明。

3、因此，本發(fā)明的目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種泡沫鐵鎳表面原位生長鉑修飾的鎳鐵層狀雙氫氧化物雙功能材料的制備方法。

4、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種泡沫鐵鎳表面原位生長鉑修飾的鎳鐵層狀雙氫氧化物雙功能材料的制備方法，包括，

5、將金屬泡沫鐵鎳置于含有氯鉑酸前驅(qū)體的酸性溶液中，加熱處理，于金屬泡沫鐵鎳表面得到固載有鉑金屬納米顆粒的鎳鐵層狀雙金屬氫氧化物納米片。

6、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述含有氯鉑酸前驅(qū)體的酸性溶液，其中，酸性溶液由醚類化合物、醇類化合物和水組成，醚、醇類和水的體積比為(2：7：1)～(5：2：3)。

7、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述醚類化合物包括乙二醇單甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙醚，正丁醚中的一種或幾種；

8、所述醇類化合物包含甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、乙二醇、丙三醇中的一種或幾種。

9、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述酸性溶液的ph值為1～6。

10、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述氯鉑酸前驅(qū)體為鉑的氯化物、硝酸鹽和碳酸鹽，包括氯金酸、氯金酸鉀、氯金酸鈉、氯金酸銨、氯鉑酸、氯鉑酸鈉、氯鉑酸鉀、氯化鉑、亞氯鉑酸鉀、亞氯鉑酸鈉、二乙胺氯化鉑、硝酸鉑、四氯鉑酸銨、氯鈀酸銨、氯鈀酸鈉、氯鈀酸鉀、氯銠酸銨、氯銠酸鈉、氯銠酸鉀、氯銥酸、氯銥酸鈉、氯銥酸鉀、三氯化銠、三氯化釕、氯化銅、氯化亞銅中的一種或幾種。

11、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述金屬泡沫鐵鎳中，鐵和鎳的重量比值為0～1，不包括0和1。

12、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述金屬泡沫鐵鎳中，鐵和鎳的重量比值3:7。

13、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述加熱處理過程的溫度為0～200℃，時間為0～24h。

14、本發(fā)明的再一個目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種泡沫鐵鎳表面原位生長鉑修飾的鎳鐵層狀雙氫氧化物雙功能材料電極。

15、本發(fā)明的另一個目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供所述的電極在堿性條件下電解水析氫和析氧反應(yīng)中的應(yīng)用。

16、本發(fā)明有益效果：

17、(1)本方法制備的鉑/鎳鐵層狀雙金屬氫氧化物/泡沫鐵鎳三元復合電極是一種雙功能電極，作為堿性條件下電解水的析氫電極和析氧電極均具有優(yōu)異的活性和穩(wěn)定性；

18、(2)本發(fā)明采用一步法，將泡沫鐵鎳基底浸沒于含有氯鉑酸的醚的酸性溶液中，無需額外添加鎳離子或/和鐵離子鹽，通過加熱處理一定時間，于泡沫鐵鎳表面原位生長了鉑納米顆粒修飾的鎳鐵層狀雙金屬氫氧化物混合材料。

19、(3)本發(fā)明無須傳統(tǒng)水熱法的高溫和高壓的制備條件，對設(shè)備要求低，無須額外加入鎳離子鹽和鐵離子鹽以及犧牲劑，本發(fā)明有效避免了添加金屬鹽犧牲劑，因此實現(xiàn)了純凈無摻雜的雙功能電極的成功制備；依靠質(zhì)子酸的氧化能力使金屬鎳和金屬鐵氧化成鎳離子和鐵離子，制備具有較高金屬離子價態(tài)的鎳鐵層狀雙金屬氫氧化物，為鉑顆粒的分散提供了大的比表面積，降低了貴金屬鉑的用量，同時避免了粘結(jié)劑的使用導致的催化劑流失和電阻較大的問題。

20、(4)本發(fā)明得到的鉑/鎳鐵層狀雙金屬氫氧化物/泡沫鐵鎳材料具有貴金屬負載量低、活性位點豐富、活性和穩(wěn)定性高的特點，是一種可以同時作為析氫反應(yīng)和析氧反應(yīng)的雙功能電極，也為原位制備高性能、穩(wěn)定的電極提供了指導，在能源、催化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。