本发明属于电化学电极材料技术领域，涉及一种二维电极材料的制备方法，具体涉及一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法。
背景技术：
近年来，能源危机和环境恶化的加剧促使人们寻求清洁、可持续的发电技术以及氢、氧等能源载体的生产。 水分解，包括氧分解反应（OER）和氢分解反应（HER），已被广泛认为是一种高效且可持续的从水中产生清洁无污染的氢燃料的方法。 一般来说，贵金属（如IR或RU、PT/C的氧化物）具有优异的催化性能，常被用作OER和HER的基准材料，但成本高、耐用性低和资源有限阻碍了其大规模应用。 各种丰富且廉价的过渡金属基催化剂及其衍生物被用作有机催化剂，如金属碳化物、氧化物和硫化物，特别是镍钼基氧化物，由于其成本低廉、多样化和稳定性好。 由于其易于制备和环境友好的合成而受到广泛关注。 二维纳米材料作为一种新兴的纳米材料，在催化、能量转换与存储、光电器件等广泛领域表现出优异的性能，因此，二维镍钼基金属氧化物的制备显得尤为重要。 目前，这种过渡金属基催化剂还存在一些性能缺陷，特别是对于Her型反应。 由于形成的过渡金属基催化剂的孔结构不合理，表面携带的自由电子很少，导致Her性能下降。
技术实现要素：
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，旨在提高氧气和氢气的反应性能。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：
1）镍钼前驱体（nimo-）的制备：将六水硝酸镍和钼酸钠加入溶剂中充分溶解，向溶液中加入泡沫镍，然后将含有泡沫镍的溶液加入反应釜中反应得到A镍获得-钼前体。
2)热处理：将镍钼前驱体放入管式炉中进行热处理，将次磷酸钠放入管式炉上游的坩埚中，将镍钼前驱体放入管式炉下游的坩埚中。 处理条件为：反应温度300-360℃，反应时间1.5-2.5h，升温速率1.5-2.5℃/min； 获得磷掺杂的多孔纳米片。
优选地，所述溶剂为水和无水乙醇的混合溶液。
更优选地，水与无水乙醇的体积比为1:1。
优选地，所述热处理的处理条件为：反应温度350℃，反应时间2h，升温速率2℃/min。
优选地，六水硝酸镍与钼酸钠的摩尔比为1:1。
优选地，所述泡沫镍的表面积为2·4cm2。
更优选地，所制备的镍钼前驱体的表面积为1·2cm2。
更优选地，次磷酸钠的量为0.05g至0.2g。
更优选地，次磷酸钠的添加量为0.1g。
本发明与现有技术相比产生的有益效果是：
多孔纳米片具有超薄纳米片和介孔结构，因此有可能提供超高密度的活性位点和快速的传质途径，从而提高电化学能量存储和转换装置的性能。 以泡沫镍为基体，采用水热法和后续热处理制备多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂材料（及p-），使其具有优异的双功能电催化性能。 其中，它具有优异的oer性能，例如在-2时具有239mv的低过电势，优于商业ruo2（284mv@-2）的性能。 并且p-具有优异的性能，特别是当nimo-尺寸为1*2cm2，次磷酸钠用量为0.1g时，所制备的p-在碱性介质中具有最好的性能，如 - 144mv的低过电势2、性能优越（176mv@-2）。 oer催化活性的提高可归因于多孔结构的形成，her催化活性的提高可归因于p掺杂引起的电子结构和多孔结构的优化。
附图说明
图1是本发明的纳米片的SEM图像。
图2为本发明多孔纳米片的TEM图。
图3为本发明纳米片p-的SEM图像。
图4是本发明的多孔纳米片p-的TEM图。
图5为本发明不同材料的OER的LSV图。 从图中可以看出，性能最优。 当电流密度达到-2时，过电势只需要239mv。
图6为本发明不同材料的HER的LSV图。 从图中可以看出，当次磷酸钠为0.1g时，p-的性能最佳。 当电流密度达到-2时，过电势只需要144mv。
图7为本发明中p-、nf和商业pt/c的lsv图。 从图中可以看出，当达到-2的电流密度时，p-的过电势仅为144mv，明显更好。
图8为本发明两种电极的测试结果(lsv)，其中电解水为p-。 从图中可以看出，当电流密度达到-2时，总水分解电势仅为1.68v。
详细方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。 应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 下面结合实施例和附图，对本发明的技术方案进行详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
一种以泡沫镍为基体，采用水热法及后续热处理等制备多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的方法，包括以下步骤：
(1) nimo-的制备
首先配制溶液，将六水硝酸镍和钼酸钠加入到超纯水或去离子水与无水乙醇的混合溶液中； 超纯水或去离子水与无水乙醇的比例为1:1(v:v)，总体积为40ml。 每 40 ml 溶液含有 1.5 mmol 六水合硝酸镍和 1.5 mmol 钼酸钠。
连续搅拌溶液一定时间，直至溶质完全溶解； 然后将溶液加入到聚四氟乙烯反应器中； 最后将洗涤后的表面积为2.4cm2的泡沫镍（nf）加入到溶液中，在一定温度下反应12h，用水和无水乙醇洗涤数次，然后真空干燥，得到nimo-，表面积1·2cm2。
(2)热处理
将nimo-在管式炉中进行热处理，在空气中加热，反应温度为350℃，反应时间为2h，加热速率为2℃/min，形成负载能力约为0.2的多孔纳米片。毫克/平方厘米。
在管式炉中对 nimo- 进行热处理，称取 0.1g 次磷酸钠并将其放置在坩埚上游。 待处理的样品放置在坩埚的下游。 在氩气保护下进行热处理。 反应温度350℃，反应时间2h，升温速率2℃/min，得到磷掺杂多孔纳米片(p-)，负载量约为0.2mg/cm2。
直接使用p-作为工作电极。 为了对比，将5mg市售催化剂（ruo2和pt/c）分散在1ml含10vol.%的无水乙醇溶液中，超声处理30min，制备催化剂分散液，将40μl分散液滴在nf（1*1cm2）上在空气中干燥以获得商业工作电极。
(3)实际样品表征及催化性能
所得结果通过SEM进行表征。 图1为所制备产品的SEM图。
将获得的样品在无水乙醇溶液中超声处理、洗涤并干燥以对样品进行TEM表征。 图 2 显示了准备好的 TEM 图。
通过SEM对所得p-进行表征。 图3为所制备产品的SEM图。
将获得的样品在无水乙醇溶液中超声处理、洗涤并干燥以对样品进行TEM表征。 图 4 显示了准备好的 TEM 图。
采用三个电极（所制备的材料作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，碳棒电极作为辅助电极）对所制备材料的性能进行表征。 工作电极尺寸为：0.5*0.5cm2，获得极化曲线（lsv）。 首先将三电极系统置于1mkoh溶液中，在1.1-1.8v（vs.rhe）电位范围内使用线性扫描伏安法进行扫描，获得极化曲线（lsv）并研究所制备材料的OER性质。 。 图8显示了本发明中不同材料的lsv图。
为了表征所制备材料的HER性能，首先将三电极系统置于1mkoh溶液中，并在-1.81--0.81v（vs.rhe）电位范围内使用线性扫描伏安法进行扫描，以获得极化曲线。 （LSV）。 图6为本发明不同p掺杂含量材料的LSV图。 图7为本发明中p-、nf和商业pt/c的lsv图。
图5为本发明不同材料的OER的LSV图。 从图中可以看出，性能最优。 当电流密度达到-2时，过电势只需要239mv。
图6为本发明不同材料的HER的LSV图。 从图中可以看出，当次磷酸钠为0.1g时，p-的性能最佳。 当电流密度达到-2时，过电势只需要144mv。
图7为本发明中p-、nf和商业pt/c的lsv图。 从图中可以看出，当达到-2的电流密度时，p-的过电势仅为144mv，明显更好。
图8为本发明两种电极的测试结果(lsv)，其中p-为电解水。 从图中可以看出，当电流密度达到-2时，总水分解电势仅为1.68v。
以上内容是结合具体的优选实施例对本发明进行的进一步详细说明。 不能认定本发明的具体实施例仅限于此。 对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出如下若干简单推演或替换，均应当视为属于本发明的专利保护范围。本发明由所提交的权利要求确定。
技术特点：
1.一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)镍钼前驱体的制备：将六水硝酸镍和钼酸钠加入溶剂中充分溶解，向溶液中加入泡沫镍，然后将含有泡沫镍的溶液加入反应釜中反应，得到镍钼前驱体;
2)热处理：将镍钼前驱体放入管式炉中进行热处理，将次磷酸钠放入管式炉上游的坩埚中，将镍钼前驱体放入管式炉下游的坩埚中。 处理条件为：反应温度300-360℃，反应时间1.5-2.5h，升温速率1.5-2.5℃/min； 获得磷掺杂的多孔纳米片。
2.根据权利要求1所述的多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水和无水乙醇的混合溶液。
3.根据权利要求2所述的多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，其特征在于，水与无水乙醇的体积比为1:1。
4.根据权利要求1所述的多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，其特征在于，所述热处理的处理条件为：反应温度为350℃，反应时间为2h，升温速率为2℃/分钟
5.根据权利要求1所述的多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，其特征在于，六水硝酸镍与钼酸钠的摩尔比为1:1。
6.根据权利要求1所述的多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，其特征在于，所述泡沫镍的表面积为2·4cm2。
7.根据权利要求6所述的多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，其特征在于，所制备的镍钼前驱体的表面积为1.2cm2。
8.根据权利要求7所述的多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，其特征在于，次磷酸钠的用量为0.05g～0.2g。
9.根据权利要求7所述的多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，其特征在于，次磷酸钠的添加量为0.1g。
技术概要
本发明涉及一种多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂的制备方法，属于电化学电极材料技术领域。 具体是以泡沫镍为基体，采用水热法及后续热处理，并进行磷掺杂，制备多孔镍钼基纳米片双功能电催化剂材料的方法，反应温度为300-360℃，反应时间1.5-2.5h，升温速率1.5-2.5℃/min； 得到磷掺杂的多孔纳米片； 该工作电极直接用作工作电极，具有优异的双功能电催化性能； OER催化活性的提高可归因于多孔结构的形成，HER催化活性的提高可归因于P掺杂引起的电子结构和多孔结构的优化。
技术研发人员：李美芬； 宋艳辉; 徐冰社; 郭俊杰
受保护技术用户：太原理工大学
技术研发日：2019.12.10
技术公告日期：2020年04月24日