[go: up one dir, main page]

CN111118539B - 电沉积法制备氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点 - Google Patents

电沉积法制备氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点 Download PDF

Info

Publication number
CN111118539B
CN111118539B CN201910492748.0A CN201910492748A CN111118539B CN 111118539 B CN111118539 B CN 111118539B CN 201910492748 A CN201910492748 A CN 201910492748A CN 111118539 B CN111118539 B CN 111118539B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nickel
molybdenum
molybdenum oxide
oxide
carbon cloth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910492748.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111118539A (zh
Inventor
韩晓鹏
李肖鹏
胡文彬
邓意达
钟澄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN201910492748.0A priority Critical patent/CN111118539B/zh
Publication of CN111118539A publication Critical patent/CN111118539A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111118539B publication Critical patent/CN111118539B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/88—Molybdenum
    • B01J23/883—Molybdenum and nickel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/20—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
    • B01J35/23—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a colloidal state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/33—Electric or magnetic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/391—Physical properties of the active metal ingredient
    • B01J35/393—Metal or metal oxide crystallite size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/396—Distribution of the active metal ingredient
    • B01J35/399—Distribution of the active metal ingredient homogeneously throughout the support particle
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/12—Electroplating: Baths therefor from solutions of nickel or cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/54—Electroplating: Baths therefor from solutions of metals not provided for in groups C25D3/04 - C25D3/50
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C25D5/12—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/54—Electroplating of non-metallic surfaces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

本发明公开电沉积法制备氧化镍纳米片上负载镍‑氧化钼量子点，将碳布表面活化得到预处理好的碳布；将表面活化的碳布作为工作电极，碳棒作为对电极，置于配好的镍盐电解质溶液中，用工作站恒压沉积，得到前驱体材料；将沉积好的前驱体材料置于配好的钼盐电解质溶液中，用工作站恒压沉积；沉积后用无水乙醇冲洗，烘箱内干燥得到氧化镍纳米片上负载镍‑氧化钼量子点。氧化镍纳米片上负载镍‑氧化钼量子点材料是由氧化镍、单质镍、氧化钼三种物相组成，量子点大小为2～20nm并在氧化镍纳米片上均匀分布，氧化镍纳米片在碳布上均匀分布。本发明的技术方案所需设备较简单、操作方便、条件可控、可重复性高，制备成本低，适合于工厂化大规模生产。

Description

电沉积法制备氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点
技术领域
本发明属于新材料技术以及化学合成技术领域，具体涉及一种电沉积制备氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料的制备方法，提供一种清洁、工艺简单、成本低廉的制备方法。
背景技术
当前，煤、石油和天然气作为当今主要能源逐渐枯竭，同时产生了大量污染物质，环境污染和能源短缺成为困扰社会经济进一步发展的突出问题，发展清洁、可循环利用氢气能源是解决这些问题的途径之一。制氢技术包括化工原料制氢、光化学制氢、热化学制氢以及电解水制氢等，其中电解水制氢是被认为效率最高、易规模化的制氢技术。但是，缓慢的动力学导致的过电位导致电能浪费，制约着电解水制氢的广泛应用，降低电解水过电位是目前主要的研究方向。贵金属基材料(铂、二氧化铱、二氧化钌等)是目前最常用的析氢和析氧商业催化剂，但是其价格昂贵、储量低限制了大规模应用，因此。发展高效率、价格低廉、性能稳定的非贵金属电解水催化剂具有极其重要的科学意义和实用价值。
过渡金属氧化物包括氧化镍(NiO)、氧化钴(CoO)、氧化锰(MnO)等是近些年来被广泛研究的材料，其中氧化镍由于低廉的价格、大储量、环境友好、稳定性好等特性受到越来越多的关注，被应用到超级电容器、可充电池和电解水等领域。然而，导电性差以及不恰当的中间产物吸附能导致其催化性能较差。为了提高催化性能，构筑纳米异质结构是一种有效的策略，原因在于能够暴露更多活性位点，调节界面电子结构以及协同作用。零维纳米材料具有超高的表面原子比，具有更高的活性和更多的活性位点，但是高表面能促使其团聚，如何得到均匀分散的纳米颗粒是限制其作为电极材料实际应用的关键。电沉积方法设备简单，易于操作，通常在常温常压下进行，生产成本低；可在大面积和复杂形状的基底上获得良好的生长层；沉积速度快，可以明显缩短制备时间。因此，采用电沉积化学方法制备纳米催化剂是一种易于大规模推广应用的技术。目前，纳米片负载纳米颗粒往往只有一种颗粒，主要提高单功能析氢或析氧性能。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，给出一种电沉积制备氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料的制备方法。我们提出的制备工艺简单，方便操作，可重复性高；碳布原位生长氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点分布均匀，具有细小的纳米量子点；可直接用作电极应用，无需额外添加粘结剂和导电剂，具备极佳的能源催化应用前景。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料，由氧化镍、单质镍、氧化钼三种物相组成，镍量子点大小为2～20nm，氧化钼量子点大小为2～20nm，镍量子点和氧化钼量子点在氧化镍纳米片上均匀分布，氧化镍纳米片在碳布上均匀分布；氧化钼含有四价和六价钼。
而且，镍量子点大小为5—12nm；氧化钼量子点大小为6～15nm。
而且，单质镍为零价镍，氧化镍为二价镍。
电沉积法制备氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点的方法，按照下述步骤进行：
步骤1，碳布表面活化处理
取碳布先后置于丙酮、酒精、去离子水中进行超声波清洗，超声清洗后取出碳布并浸没于酸溶液中，将其倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放置在烘箱中，对其进行活化处理，取出后置于去离子水中超声波清洗，烘干备用；活化反应的温度设置为60～120℃，活化处理的时间设置为5～24h；
在步骤1中，取碳布先后置于丙酮、酒精、去离子水中进行超声波清洗，清洗时间为10—20min。
在步骤1中，活化处理后，置于去离子水中超声波清洗5—10min。
在步骤1中，使用酸溶液为硝酸和水的混合溶液，采用65—68wt％的浓硝酸和水按照体积比1：3进行配制。
在步骤1中，使用干燥箱进行烘干，干燥温度的温度设置为60～90℃，干燥时间10～24h。
在步骤1中，所述活化反应的温度为80～100℃，活化处理的时间为10～20h。
步骤2，镍源沉积
将经过步骤1处理的碳布作为工作电极，碳棒作为对电极，置于配好的镍源电解质溶液中，使用工作站进行恒压沉积，以在碳布均匀分布氧化镍-镍材料，在镍源电解质溶液中，镍离子浓度为1～20g/L，镍源为乙酸镍、氯化镍、硝酸镍或者硫酸镍，电沉积电压为-1～-6V，沉积时间为600～14400s；
在步骤2中，镍离子浓度为5～10g/L。
在步骤2中，电沉积电压为-3～-6V，沉积时间为3600～12000s。
步骤3，钼源沉积
将经过步骤2处理的碳布作为工作电极，碳棒作为对电极，置于配好的钼源电解质溶液中，使用工作站进行恒压沉积，在钼源电解质溶液中，钼离子浓度为0.1～5g/L，镍源为钼酸铵或者钼酸钠，电沉积电压为-1～-5V，沉积时间为600～10800s；
在步骤3中，钼离子浓度为1～5g/L。
在步骤3中，电沉积电压为-2～-3V，沉积时间为3600～10800s。
在完成上述三个步骤之后，采用无水乙醇冲洗，烘箱内干燥得到氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点，如烘箱内干燥的温度为50～80℃，干燥时间为6～12h。
本发明的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料在电极催化中的应用，以该生长于碳布表面的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料在电极催化中同时作为阴工作电极和阳工作电极。本发明的应用包括全解水或者染料电池(全解水燃料电池)，以1.0mol/L的KOH或者氢氧化钠水溶液为电解液。
与现有技术相比，本发明提高析氢和析氧双功能性能，利用电沉积技术制备出超薄纳米片上原位生长两种纳米颗粒(金属镍和氧化钼量子点)，得到一种性能好、稳定性高的双功能电解水催化剂，具有以下优势：(1)本发明制备的氧化镍纳米片负载金属镍和氧化钼量子点，通过构筑大量的纳米异质结构，促进电子转移，增加导电性和暴露更多活性位点，从而促进电化学性能的提升；(2)本发明提出的制备方法所需设备较简单、操作方便、条件可控、可重复性高，制备成本低，适合于工厂化大规模生产；(3)碳布作为基底负载催化剂，一方面可以提高导电性，不需要添加导电剂；另一方面，获得的催化剂材料可直接作为电极用于电化学性能测试，无需额外添加其他的粘结剂。同时，原位生长的氧化镍纳米片负载金属镍和氧化钼量子点与基底之间的结合力牢固，减小接触电阻，克服了传统工艺中活性物质易脱落的技术难题。得益于这些优点，在碱性溶液中，该电极表现出优异的双功能析氢析氧活性和稳定性，在全解水燃料电池等方面具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料的扫描电镜照片。
图2为本发明制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料的透射电镜照片。
图3为本发明制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料的XRD谱线图。
图4为本发明制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料的XPS谱线图。
图5为本发明制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料在1M KOH电解液中HER的LSV曲线图。
图6为本发明制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料在1M KOH电解液中的长周期HER稳定性测试结果图。
图7为本发明制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料在1M KOH电解液中OER的LSV曲线图。
图8为本发明制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料在1M KOH电解液中的长周期OER稳定性测试结果图。
图9为本发明制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料在1M KOH电解液中全解水的LSV曲线图。
图10为本发明制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料在1M KOH电解液中的长周期全解水稳定性测试结果图。
图11为本发明中制备的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料中氧化镍纳米片的扫描电镜照片。
图12为本发明中制备的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料中镍和氧化钼量子点的高倍透射电子显微镜照片。
具体实施方式
以下结合具体实施例和相应的附图对本发明进行详细说明。
实施例1
分别称取乙酸镍、钼酸铵在去离子水中溶解，得到5.078g/L乙酸镍电解质溶液、1.248g/L钼酸铵电解质溶液；将市购碳布表面活化处理，取碳布先后置于丙酮、酒精、去离子水中超声波清洗10min，取出碳布并置于酸溶液(68wt％的浓硝酸和水按照体积比1：3进行配制)中，将其倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放置在烘箱中，对其进行活化处理，在90℃下保温12h，取出后置于去离子水中超声波清洗5min，而后烘箱内干燥备用；将表面活化的碳布作为工作电极，碳棒作为对电极，置于配好的乙酸镍电解质溶液中，用工作站-3V恒压下沉积3600s，得到前驱体材料；将沉积好的前驱体材料置于配好的钼酸铵电解质溶液中，用工作站-2V恒压下沉积1800s；沉积后用无水乙醇冲洗，烘箱内干燥60℃下保温16h得到氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点。
图1本发明制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料的扫描电镜图，表明纳米片结构均匀负载在碳棒上。
图2为本发明中制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料的透射电镜图，表明合成的纳米片表面负载均匀的纳米颗粒，颗粒直径约为3-4nm，这种结构便于活性位点的暴露，有利于电化学性能的提升；如附图11所示，氧化镍形成纳米片形貌。
图3为本发明中制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料的XRD谱，表明材料中除了碳布的标准峰之外，还含有金属镍，在JCPDS标准卡片No.04-0805，无氧化镍和氧化钼的峰，这是由于氧化镍是非晶，而氧化钼的含量太少。
图4本发明中制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料的XPS谱，表明材料中含有零价镍和二价镍，同时含有四价和六价钼，说明样品的组成是氧化镍，镍和氧化钼(复合型氧化钼)。
图5为本发明中制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料在1M KOH电解液中HER的LSV图，其析氢过电位可降低到至96mV以下，有效减少额外的能源消耗。
图6为本发明中制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料在1M KOH电解液中的长周期HER稳定性测试结果图，该材料可在碱性环境中持续催化析氢20h后依然可以保持较低的过电位，表明具有良好的稳定性。
图7为本发明中制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料在1M KOH电解液中OER的LSV图，相比于贵金属IrO2更加优异，其析氢过电位(100mA/cm2)至347mV以下，有效减少额外的能源消耗。
图8为本发明中制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料在1M KOH电解液中的长周期OER稳定性测试结果图，该材料可在碱性环境中持续催化析氧20h后依然可以保持较低的过电位，表明具有良好的稳定性。
图9为本发明中制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料在1M KOH电解液中全解水的LSV图，本材料电解水可降低析氢过电位至1.62V以下，有效减少额外的能源消耗。
图10为本发明中制得的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料在1M KOH电解液中的长周期全解水稳定性测试结果图，该材料可在碱性环境中持续催化全解水20h后依然可以保持较低的过电位，表明具有良好的稳定性。
图12为本发明中制备的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料中镍和氧化钼量子点的高倍透射电子显微镜照片，根据晶格测量数据可以得知，具有金属镍和氧化钼的量子点。
实施例2
分别称取硝酸镍、钼酸铵在去离子水中溶解，得到1g/L乙酸镍电解质溶液、5g/L钼酸铵电解质溶液；将碳布表面活化处理，取碳布先后置于丙酮、酒精、去离子水中超声波清洗10min，取出碳布并置于酸溶液中，将其倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放置在烘箱中，对其进行活化处理，在60℃下保温24h，取出后置于去离子水中超声波清洗5min，而后烘箱内干燥备用；将表面活化的碳布作为工作电极，碳棒作为对电极，置于配好的硝酸镍电解质溶液中，用工作站-1V恒压下沉积14400s，得到前驱体材料；将沉积好的前驱体材料置于配好的钼酸铵电解质溶液中，用工作站-1V恒压下沉积10800s；沉积后用无水乙醇冲洗，烘箱内50℃下保温12h干燥得到氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点。
利用扫描、透射电镜、XRD、XPS与拉曼对其形貌和结构的表征结果可知制得了氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料。此实施例制备出的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料是由氧化镍、单质镍、复合型氧化钼三种物相组成，量子点大小约为5nm左右，量子点在氧化镍纳米片上均匀分布，氧化镍纳米片在碳布上均匀分布。
实施例3
分别称取硫酸镍、钼酸铵在去离子水中溶解，得到20g/L硫酸镍电解质溶液、0.1g/L钼酸铵电解质溶液；将碳布表面活化处理，取碳布先后置于丙酮、酒精、去离子水中超声波清洗10min，取出碳布并置于酸溶液中，将其倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放置在烘箱中，对其进行活化处理，在120℃下保温5h，取出后置于去离子水中超声波清洗5min，而后烘箱内干燥备用；将表面活化的碳布作为工作电极，碳棒作为对电极，置于配好的硫酸镍电解质溶液中，用工作站-6V恒压下沉积600s，得到前驱体材料；将沉积好的前驱体材料置于配好的钼酸胺电解质溶液中，用工作站-5V恒压下沉积600s；沉积后用无水乙醇冲洗，烘箱内干燥80℃下保温6h得到氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点。
利用扫描、透射电镜、XRD、XPS与拉曼对其形貌和结构的表征结果可知制得了氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料。此实施例制备出的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料是由氧化镍、单质镍、复合型氧化钼三种物相组成，量子点大小约为20nm左右，量子点在氧化镍纳米片上均匀分布，氧化镍纳米片在碳布上均匀分布。
实施例4
分别称取氯化镍、钼酸铵在去离子水中溶解，得到10g/L氯化镍电解质溶液、2g/L钼酸铵电解质溶液；将碳布表面活化处理，取碳布先后置于丙酮、酒精、去离子水中超声波清洗10min，取出碳布并置于酸溶液中，将其倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放置在烘箱中，对其进行活化处理，在120℃下保温5h，取出后置于去离子水中超声波清洗5min，而后烘箱内干燥备用；将表面活化的碳布作为工作电极，碳棒作为对电极，置于配好的氯化镍电解质溶液中，用工作站-4V恒压下沉积1200s，得到前驱体材料；将沉积好的前驱体材料置于配好的钼酸胺电解质溶液中，用工作站-4V恒压下沉积600s；沉积后用无水乙醇冲洗，烘箱内干燥80℃下保温6h得到氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点。
利用扫描、透射电镜、XRD、XPS与拉曼对其形貌和结构的表征结果可知制得了氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料。此实施例制备出的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料是由氧化镍、单质镍、复合型氧化钼三种物相组成，量子点大小约为10nm左右，量子点在氧化镍纳米片上均匀分布，氧化镍纳米片在碳布上均匀分布。
实施例5
分别称取硫酸镍、钼酸钠在去离子水中溶解，得到10g/L硫酸镍电解质溶液、2.55g/L钼酸钠电解质溶液；将碳布表面活化处理，取碳布先后置于丙酮、酒精、去离子水中超声波清洗10min，取出碳布并置于酸溶液中，将其倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放置在烘箱中，对其进行活化处理，在90℃下保温15h，取出后置于去离子水中超声波清洗5min，而后烘箱内干燥备用；将表面活化的碳布作为工作电极，碳棒作为对电极，置于配好的硫酸镍电解质溶液中，用工作站-4V恒压下沉积7200s，得到前驱体材料；将沉积好的前驱体材料置于配好的钼酸钠电解质溶液中，用工作站-3V恒压下沉积5400s；沉积后用无水乙醇冲洗，烘箱内干燥700℃下保温9h得到氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点。
利用扫描、透射电镜、XRD、XPS与拉曼对其形貌和结构的表征结果可知制得了氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料。此实施例制备出的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料是由氧化镍、单质镍、复合型氧化钼三种物相组成，量子点大小约为15nm左右，量子点在氧化镍纳米片上均匀分布，氧化镍纳米片在碳布上均匀分布。
实施例6
分别称取硝酸镍、钼酸钠在去离子水中溶解，得到5g/L硝酸镍电解质溶液、1.25g/L钼酸钠电解质溶液；将碳布表面活化处理，取碳布先后置于丙酮、酒精、去离子水中超声波清洗10min，取出碳布并置于酸溶液中，将其倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放置在烘箱中，对其进行活化处理，在75℃下保温16h，取出后置于去离子水中超声波清洗5min，而后烘箱内干燥备用；将表面活化的碳布作为工作电极，碳棒作为对电极，置于配好的硝酸镍电解质溶液中，用工作站-5V恒压下沉积4800s，得到前驱体材料；将沉积好的前驱体材料置于配好的钼酸钠电解质溶液中，用工作站-4V恒压下沉积6400s；沉积后用无水乙醇冲洗，烘箱内干燥60℃下保温9h得到氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点。
利用扫描、透射电镜、XRD、XPS与拉曼对其形貌和结构的表征结果可知制得了氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料。此实施例制备出的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料是由氧化镍、单质镍、复合型氧化钼三种物相组成，量子点大小约为2nm左右，量子点在氧化镍纳米片上均匀分布，氧化镍纳米片在碳布上均匀分布。
实施例7
分别称取氯化镍、钼酸钠在去离子水中溶解，得到20g/L氯化镍电解质溶液、7.5g/L钼酸钠电解质溶液；将碳布表面活化处理，取碳布先后置于丙酮、酒精、去离子水中超声波清洗10min，取出碳布并置于酸溶液中，将其倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放置在烘箱中，对其进行活化处理，在80℃下保温5h，取出后置于去离子水中超声波清洗5min，而后烘箱内干燥备用；将表面活化的碳布作为工作电极，碳棒作为对电极，置于配好的氯化镍电解质溶液中，用工作站-2.5V恒压下沉积8000s，得到前驱体材料；将沉积好的前驱体材料置于配好的钼酸钠电解质溶液中，用工作站-1V恒压下沉积12000s；沉积后用无水乙醇冲洗，烘箱内干燥70℃下保温18h得到氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点。
利用扫描、透射电镜、XRD、XPS与拉曼对其形貌和结构的表征结果可知制得了氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料。此实施例制备出的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料是由氧化镍、单质镍、复合型氧化钼三种物相组成，量子点大小约为12nm左右，量子点在氧化镍纳米片上均匀分布，氧化镍纳米片在碳布上均匀分布。
实施例8
分别称取乙酸镍、钼酸钠在去离子水中溶解，得到15g/L乙酸镍电解质溶液、3.75g/L钼酸钠电解质溶液；将碳布表面活化处理，取碳布先后置于丙酮、酒精、去离子水中超声波清洗10min，取出碳布并置于酸溶液中，将其倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放置在烘箱中，对其进行活化处理，在80℃下保温5h，取出后置于去离子水中超声波清洗5min，而后烘箱内干燥备用；将表面活化的碳布作为工作电极，碳棒作为对电极，置于配好的乙酸镍电解质溶液中，用工作站-2V恒压下沉积12000s，得到前驱体材料；将沉积好的前驱体材料置于配好的钼酸钠电解质溶液中，用工作站-1V恒压下沉积8000s；沉积后用无水乙醇冲洗，烘箱内干燥70℃下保温18h得到氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点。
利用扫描、透射电镜、XRD、XPS与拉曼对其形貌和结构的表征结果可知制得了氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料。此实施例制备出的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料是由氧化镍、单质镍、复合型氧化钼三种物相组成，量子点大小约为20nm左右，量子点在氧化镍纳米片上均匀分布，氧化镍纳米片在碳布上均匀分布。
根据本发明内容进行工艺参数的调整，均可实现复合材料的制备，且表现出与本发明基本一致的性能。以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料，其特征在于，由氧化镍、单质镍、氧化钼三种物相组成，镍量子点大小为2～20nm，氧化钼量子点大小为2～20nm，镍量子点和氧化钼量子点在氧化镍纳米片上均匀分布，氧化镍纳米片在碳布上均匀分布；氧化钼含有四价和六价钼。
2.根据权利要求1所述的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料，其特征在于，单质镍为零价镍，氧化镍为二价镍。
3.根据权利要求1或者2所述的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料，其特征在于，镍量子点大小为5—12nm；氧化钼量子点大小为6～15nm。
4.电沉积法制备氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点的方法，其特征在于，按照下述步骤进行：
步骤1，碳布表面活化处理
取碳布先后置于丙酮、酒精、去离子水中进行超声波清洗，超声清洗后取出碳布并浸没于酸溶液中，将其倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放置在烘箱中，对其进行活化处理，取出后置于去离子水中超声波清洗，烘干备用；活化反应的温度设置为60～120℃，活化处理的时间设置为5～24h；
步骤2，镍源沉积
将经过步骤1处理的碳布作为工作电极，碳棒作为对电极，置于配好的镍源电解质溶液中，使用工作站进行恒压沉积，以在碳布均匀分布氧化镍-镍材料，在镍源电解质溶液中，镍离子浓度为1～20g/L，镍源为乙酸镍、氯化镍、硝酸镍或者硫酸镍，电沉积电压为-3V，沉积时间为3600s；
步骤3，钼源沉积
将经过步骤2处理的碳布作为工作电极，碳棒作为对电极，置于配好的钼源电解质溶液中，使用工作站进行恒压沉积，在钼源电解质溶液中，钼离子浓度为0.1～5g/L，钼源为钼酸铵或者钼酸钠，电沉积电压为-1～-5V，沉积时间为600～10800s。
5.根据权利要求4所述的电沉积法制备氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点的方法，其特征在于，在步骤1中，使用酸溶液为硝酸和水的混合溶液，采用65—68wt％的浓硝酸和水按照体积比1：3进行配制；所述活化反应的温度为80～100℃，活化处理的时间为10～20h。
6.根据权利要求4所述的电沉积法制备氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点的方法，其特征在于，在步骤1中，取碳布先后置于丙酮、酒精、去离子水中进行超声波清洗，清洗时间为10—20min；活化处理后，置于去离子水中超声波清洗5—10min；使用干燥箱进行烘干，干燥温度的温度设置为60～90℃，干燥时间10～24h。
7.根据权利要求4所述的电沉积法制备氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点的方法，其特征在于，在步骤2中，镍离子浓度为5～10g/L。
8.根据权利要求4所述的电沉积法制备氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点的方法，其特征在于，在步骤3中，钼离子浓度为1～5g/L；电沉积电压为-2～-3V，沉积时间为3600～10800s。
9.如权利要求1—3之一所述的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料在碱性环境中全电解水中的应用。
10.根据权利要求9所述的氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料在碱性环境中全电解水中的应用，其特征在于，氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点材料在电极催化中同时作为阴工作电极和阳工作电极，应用包括全解水或者染料电池，以1.0mol/L的KOH或者氢氧化钠水溶液为电解液。
CN201910492748.0A 2019-06-06 2019-06-06 电沉积法制备氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点 Active CN111118539B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910492748.0A CN111118539B (zh) 2019-06-06 2019-06-06 电沉积法制备氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910492748.0A CN111118539B (zh) 2019-06-06 2019-06-06 电沉积法制备氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111118539A CN111118539A (zh) 2020-05-08
CN111118539B true CN111118539B (zh) 2022-03-22

Family

ID=70496021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910492748.0A Active CN111118539B (zh) 2019-06-06 2019-06-06 电沉积法制备氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111118539B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113562812B (zh) * 2021-07-01 2022-11-22 河北科技大学 一种处理高氯有机废水的复合电极的制备方法及应用
CN113584552B (zh) * 2021-07-30 2022-10-11 嘉兴学院 一种纳米复合薄膜的制备方法及应用
KR102657150B1 (ko) * 2021-08-06 2024-04-11 중앙대학교 산학협력단 수소 발생 반응용 이종 접합 구조 촉매 및 이의 제조방법
CN113604839B (zh) * 2021-08-18 2022-08-05 三峡大学 金属氧化物钝化镍/氧化镍原位电极的制备方法
CN113584512B (zh) * 2021-08-18 2022-08-05 三峡大学 一种钴/氧化钴/氧化钼原位电极的制备方法
CN115896801A (zh) * 2022-08-24 2023-04-04 陕西理工大学 氧化钼纳米材料的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102216496A (zh) * 2008-12-02 2011-10-12 德诺拉工业有限公司 适用作析氢阴极的电极
CN104894595A (zh) * 2015-05-19 2015-09-09 派新（上海）能源技术有限公司 一种高催化活性的非晶金属氧化物析氢电极及其制备方法
US20170233879A1 (en) * 2012-08-08 2017-08-17 University Of Pittsburgh - Of The Commonwealth System Of Higher Education Non-noble metal based electro-catalyst compositions for proton exchange membrane based water electrolysis and methods of making

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102216496A (zh) * 2008-12-02 2011-10-12 德诺拉工业有限公司 适用作析氢阴极的电极
US20170233879A1 (en) * 2012-08-08 2017-08-17 University Of Pittsburgh - Of The Commonwealth System Of Higher Education Non-noble metal based electro-catalyst compositions for proton exchange membrane based water electrolysis and methods of making
CN104894595A (zh) * 2015-05-19 2015-09-09 派新（上海）能源技术有限公司 一种高催化活性的非晶金属氧化物析氢电极及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111118539A (zh) 2020-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111118539B (zh) 电沉积法制备氧化镍纳米片上负载镍-氧化钼量子点
Wen NiFe-LDH/MWCNTs/NF nanohybrids as a high-performance bifunctional electrocatalyst for overall urea electrolysis
CN111001428B (zh) 一种无金属碳基电催化剂及制备方法和应用
Wu et al. Exploring the role of cobalt in promoting the electroactivity of amorphous Ni-B nanoparticles toward methanol oxidation
Al-Sharif et al. Mesoporous cobalt phosphate electrocatalyst prepared using liquid crystal template for methanol oxidation reaction in alkaline solution
Zhang et al. Cyclic voltammetry electrodeposition of well-dispersed Pd nanoparticles on carbon paper as a flow-through anode for microfluidic direct formate fuel cells
Jiang et al. NiMoO4@ Co3S4 nanorods with core-shell structure for efficient hydrogen evolution reactions in electrocatalysts
CN105810957A (zh) 一种铂/氢氧化镍-氢氧化钴/石墨烯三维复合催化剂的制备及应用
CN111468120A (zh) 一种由CoFeNiOX组成的分层空心纳米笼电催化剂及其制备方法与应用
Si et al. Hydrophilic NiFe-LDH/Ti3C2Tx/NF electrode for assisting efficiently oxygen evolution reaction
CN111841598B (zh) 一种具有高析氧催化活性的S掺杂Co@NC复合材料及其制备方法
Zhang et al. Efficiently catalyzed sea urchin-like mixed phase SmMn2O5/MnO2 for oxygen reduction reaction in zinc-air battery
Zhang et al. Nickel hydroxide array coated with NiFe alloy nanosheets for overall mixed water splitting
Xu et al. Electrosynthesis of dendritic palladium supported on Ti/TiO2NTs/Ni/CeO2 as high-performing and stable anode electrocatalyst for methanol electrooxidation
Tong et al. Recent progress of advanced electrocatalysts for hydrogen production via hydrazine-assisted water electrolysis
Wang et al. Effect of in situ growth of NiSe2 on NiAl layered double hydroxide on its electrocatalytic properties for methanol and urea
CN111118564B (zh) 一种镍-氧化镍超薄纳米片材料及其电沉积制备方法和应用
Kaya et al. Carbon nanotube supported Ga@ PdAgCo anode catalysts for hydrazine electrooxidation in alkaline media
CN111111650A (zh) rGO/碳纸负载贵金属纳米粒子催化剂的电化学制备方法
CN114752956A (zh) 一种贵金属微量掺杂类异质结纳米多孔高熵合金电极及其制备方法和应用
Wang et al. Controlled synthesis of NiCoM (M= P, S, Se, O)–Ni3S2–MoS2 hybrid material as environmentally friendly water splitting catalyst
CN110354870B (zh) 一种高性能的银掺杂的硫化钴析氧催化剂的制备方法及其应用
CN115094475B (zh) 具有高性能析氧催化活性的电极材料及其制备方法
CN112877726B (zh) 一种氢氧化铁胶体颗粒改性的镍铁氢氧化物复合析氧电极及其制备方法
CN110368992A (zh) 一种金属有机框架结构电催化剂的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant