一种适用于电解水析氧的铁镍-MOF/NF复合材料及其制备方法

本发明涉及纳米复合材料，具体而言，涉及一种适用于电解水析氧的铁镍-mof/nf复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、电催化水分解由析氧反应(oer)和析氢反应(her)组成，作为与电解水析氢一同发生的析氧反应，涉及到更为复杂的四电子转移反应，其在动力学上发生缓慢，需要高效的电催化剂来驱动。

2、金属有机框架材料(mofs)由于其独特的周期多孔结构，既具有丰富多变的金属活性中心，又可提供大量高度可达的空间来容纳电解质，从而在催化和储能方面都具有很大的应用前景，其中贵金属催化剂应用最广，同时也是目前最高效的oer催化剂，然而，由于钌、铂、铱等贵金属的稀缺性和高成本，导致其大规模应用受到极大的影响。作为替代选择，过渡金属在oer中存在巨大潜力，然而如何解决过渡金属电极材料的电催化活性低，导致析氧反应缓慢的问题，是提高电解水析氢效率中亟待解决的部分。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于电解水析氧的铁镍-mof/nf复合材料及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种适用于电解水析氧的铁镍-mof/nf复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)取铁源、镍源、铵源、有机配体分散在溶剂a中制备前驱体溶液；

5、(2)将所得前驱体溶液置于高压釜中，将泡沫镍以设定角度倾斜于壁设置于高压釜中，使泡沫镍与前驱体溶液在设定温度下反应，反应完成后冷却至室温，取出后洗涤干燥获得铁镍-mof/nf复合材料。

6、进一步地，步骤1中的所述铁源为fecl2·4h2o，所述镍源为nicl2·6h2o，所述铵源为nh4f和co(nh2)2，所述有机配体为对苯二甲酸，所述溶剂a为dmf、乙醇、水混合溶液。

7、进一步地，步骤1中fecl2·4h2o、nicl2·6h2o、nh4f、co(nh2)2、对苯二甲酸的摩尔比为0.5：0.8-3.6：4：7：0.5。

8、进一步地，步骤1中fecl2·4h2o、nicl2·6h2o、nh4f、co(nh2)2的摩尔比为0.5：2：4：7：0.5。

9、进一步地，步骤1中溶剂a中dmf、乙醇、水的体积比为14：1：1。

10、进一步地，步骤2中的泡沫镍在设置于高压釜前，先置于盐酸中超声清洗，再分别置于乙醇溶液和去离子水中超声清洗。

11、进一步地，步骤2中，所述高压釜的设定温度为140℃，反应时间为12h。

12、另一方面，本发明提供了一种根据上述的制备方法所得到的适用于电解水析氧的铁镍-mof/nf复合材料。

13、再一方面，本发明提供了一种根据上述的制备方法所得到的产品在制备电极中的应用。

14、本发明具有以下有益效果：

15、1、反应装置简单，制备方法可控，易于操作且环保；

16、2、涉及的原料来源广泛，成本低；

17、3、制备获得的铁镍-mof/nf复合材料根据其合理分配的铁镍比，使其具有良好的电催化性能，可作为理想的析氧电极材料。

技术特征：

1.一种适用于电解水析氧的铁镍-mof/nf复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的适用于电解水析氧的铁镍-mof/nf复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中的所述铁源为fecl2·4h2o，所述镍源为nicl2·6h2o，所述铵源为nh4f和co(nh2)2，所述有机配体为对苯二甲酸，所述溶剂a为dmf、乙醇、水混合溶液。

3.如权利要求2所述的适用于电解水析氧的铁镍-mof/nf复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中fecl2·4h2o、nicl2·6h2o、nh4f、co(nh2)2、对苯二甲酸的摩尔比为0.5：0.8-3.6：4：7：0.5。

4.如权利要求3所述的适用于电解水析氧的铁镍-mof/nf复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中fecl2·4h2o、nicl2·6h2o、nh4f、co(nh2)2的摩尔比为0.5：2：4：7：0.5。

5.如权利要求2所述的适用于电解水析氧的铁镍-mof/nf复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中溶剂a中dmf、乙醇、水的体积比为14：1：1。

6.如权利要求1所述的适用于电解水析氧的铁镍-mof/nf复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中的泡沫镍在设置于高压釜前，先置于盐酸中超声清洗，再分别置于乙醇溶液和去离子水中超声清洗。

7.如权利要求1所述的适用于电解水析氧的铁镍-mof/nf复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述高压釜的设定温度为140℃，反应时间为12h。

8.一种根据权利要求1-8中任意一项所述的制备方法所得到的适用于电解水析氧的铁镍-mof/nf复合材料。

9.一种根据权利要求1-8中任意一项所述的制备方法所得到的产品在制备电极中的应用。

技术总结
本发明提供了一种适用于电解水析氧的铁镍‑MOF/NF复合材料及其制备方法，调整铁镍比例制备电催化性能最佳的复合材料；制备过程是以采用简单的一步水热法合成了装载在泡沫镍上的FeNi‑MOF/NF材料，以FeCl<subgt;2</subgt;·4H<subgt;2</subgt;O、NiCl<subgt;2</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O和对苯二甲酸为原料，加入NH<subgt;4</subgt;F、CO(NH<subgt;2</subgt;)<subgt;2</subgt;溶解在DMF/乙醇/水的混合溶液中，连续连续搅拌30分钟后，将溶液倒入50mL聚四氟乙烯衬里的高压釜中，并将干燥的泡沫镍以一定角度倾斜于壁放入高压釜中；然后，将高压釜密封并在烘箱中在140℃下保持12小时，并在烘箱中冷却至室温。本发明的制备方法简单，易于操作，环保。本发明制备得到的电极材料具有较好的电催化性能，是理想的析氧电极材料。

技术研发人员：刘柳,肖敏,闫红杰,石梦云
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：
技术公布日：2025/4/24