(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211247949.2 (22)申请日 2022.10.12 (71)申请人 洛阳理工学院 地址 471023 河南省洛阳市洛龙区王城大 道90号洛阳理工学院数学与 物理教学 部 (72)发明人 安秀云　朱卫利　郭石磊　唐春娟　 (74)专利代理 机构 洛阳华和知识产权代理事务 所(普通合伙) 4120 3 专利代理师 刘亚莉 (51)Int.Cl. C25B 11/091(2021.01) C25B 1/04(2021.01) B82Y 40/00(2011.01) B82Y 30/00(2011.01) (54)发明名称 非晶NiFe双金属氢氧化物/还原氧化石墨烯 复合材料的制备方法及应用 (57)摘要 本发明涉及一种非晶NiFe双金属氢氧化物/ 还原氧化石墨烯复合材料的制备方法及应用， 先 将氧化石墨烯添加到乙二醇中进行分散， 再向分 散液中加入氯化铁和乙酸镍， 搅拌后加入醋酸 钠， 得到混合液， 将混合液置于 水热釜中于190℃ 进行水热反应， 产物进行离心洗涤， 之后进行冷 冻干燥， 得到非晶NiFe双金属氢氧化物/还原氧 化石墨烯复合材料。 本发明制备方法简单， 过程 容易控制， 通过引入导电性较高的还原氧化石墨 烯增加材料的导电性， 通过在还原氧化石墨烯表 面自组装生长非晶活性催化剂， 以提高其结构稳 定性， 解决了非晶催化剂导电性较差， 结构和化 学稳定性较 差的问题。 权利要求书1页 说明书6页 附图5页 CN 115478298 A 2022.12.16 CN 115478298 A 1.非晶NiFe双金属氢氧化物/还原氧化石墨烯复合材料的制备方法， 其特征在于包括 以下步骤： (1)将一定量的氧化石墨烯粉末添加到一定量的乙二醇溶剂中， 搅拌并超声， 直至氧化 石墨烯完全分散； (2)向步骤(1)所得分散液中加入一定质量的FeCl3·6H2O、 Ni(CH3COO)2·4H2O， 搅拌2小 时后加入一定量的C H3COONa·3H2O， 继续搅拌至 完全溶解， 得到混合液； (3)将步骤(2)中配置好的混合液转移到水热釜的聚四氟乙烯内胆中， 装入不锈钢外 壳， 并密封好， 然后置 于190℃的恒温鼓风烘 箱中反应1小时； (4)待水热釜外壳温度降至室温后， 取出聚四氟乙烯内胆， 将内胆 中的黑色产物进行离 心， 倒去上清液， 在离心后所得沉淀物中加入无水乙醇， 摇荡分散均匀 后， 再次离心； 离心结 束后， 倒出上清液， 在所得沉淀物中加入去离子水， 摇荡分散均匀后， 再次离心， 离心后倒去 上清液； 如此采用乙醇和去离子水交替离心洗涤各两次， 离心结束后， 收集沉淀物， 冷冻干 燥， 得到非晶N iFe双金属氢 氧化物/还原氧化石墨烯电解水 析氧催化剂。 2.根据权利要求1所述的非晶NiFe双金属氢氧化物/还原氧化石墨烯复合材料的制备 方法， 其特 征在于Ni和Fe的摩尔数总量与氧化石墨烯的摩尔数之比为1： (2 ‑6)。 3.根据权利要求1或2所述的非晶NiFe双金属氢氧化物/还原氧化石墨烯复合材料的制 备方法， 其特征在于步骤(1)中氧化石墨烯粉末的加入质量为36mg ‑108mg， 先超声处理5min 后再搅拌1小时。 4.根据权利要求3所述的非晶NiFe双金属氢氧化物/还原氧化石墨烯复合材料的制备 方法， 其特征在于步骤(2)中加入45mg  FeCl3·6H2O、 70mg Ni(CH3COO)2·4H2O， 搅拌2小时后 加入350mg的CH3COONa·3H2O。 5.根据权利要求1所述的非晶NiFe双金属氢氧化物/还原氧化石墨烯复合材料的制备 方法， 其特 征在于步骤(4)中离心速率 为6000rpm， 离心时间为8 ‑10min。 6.根据权利要求1所述的制备方法所得到的非晶NiFe双金属氢氧化物/还原氧化石墨 烯复合材 料在催化电解水 析氧中的应用。 7.根据权利要求6所述的应用， 其特征在于将所制备的复合材料制成催化电解水析氧 的工作电极， 具体是： 称量10mg的非晶NiFe双金属氢氧化物/还原氧化石墨烯复合材料加入 到0.5ml的无水乙醇和去离子水的混合液中， 无水乙醇和去离子水的体积比1:1， 超声分散 0.5小时， 然后加入30 μl  5wt％的nafion溶液， 继续超声0.5小时， 得到催化剂的分散浆料； 吸取37.5μl的浆料均匀滴涂在亲水碳布上， 涂覆面积为1 ×1cm2， 待室温下自然干燥后， 得 到工作电极。 8.根据权利要求7所述的应用， 其特征在于所制备的非晶NiFe双金属氢氧化物/还原氧 化石墨烯复合材料用于催化电解 水析氧时， 在10mAcm‑2的电流密度下仅需232.7 mV的电势驱 动， 塔菲尔斜 率为57.9mV dec‑1。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115478298 A 2非晶NiFe双金属氢氧化物/还原氧化石墨烯复合材料的制备 方法及应用 技术领域 [0001]本发明涉及催化剂技术领域， 具体是一种非晶NiFe双金属氢氧化物/还原氧化石 墨烯复合材 料的制备 方法及应用。 背景技术 [0002]氢气具有能量密度高， 零碳排放的优势， 逐渐引起广泛关注。 在众多氢气制备方法 中， 电解水制氢被认为是最具潜力的方法。 电解水包含两个反应， 即阴极析氢反应和阳极析 氧反应。 其中阳极析氧反应涉及到四个电子的转移， 能耗较大， 动力学缓慢， 限制了电解水 制氢效率的提升。 商用电解水析氧催化剂一般为贵金属催化剂， 其价格昂贵， 稳定性较差， 因此， 开发和设计价格低廉的非贵金属催化剂是十分必要的。 [0003]3d过渡金属化合物具有相对较为优异的碱性析氧特性， 备受关注。 其中， NiFe氢氧 化物表现出相对较高的催化活性和稳定性。 此外， 有研究表明， 非晶催化剂富含 大量的缺陷 和配位不饱和原子， 其结构调变性较大， 利于电解液扩散进入 材料， 因而 具有相同组分晶相 的催化剂更高的催 化活性。 但是非晶催化剂的导电性较差， 结构和化学稳定性较差， 限制了 其性能的提升 。 发明内容 [0004]针对现有技术存在的问题， 本发明提供一种非晶NiFe双金属氢氧化物/还原氧化 石墨烯复合材料的制备方法及应用， 通过引入导电性较高的还原氧化石墨烯增加材料的导 电性， 通过在氧化石墨烯表面的 限域生长非晶活性催化剂， 以提高其结构稳定性， 解决了非 晶催化剂的导电性较差， 结构和化学 稳定性较差的问题。 [0005]本发明具体是通过以下技术方案来实现的， 依据本发明提出的一种非晶NiFe双金 属氢氧化物/还原氧化石墨烯复合材 料的制备 方法， 包括以下步骤： [0006](1)将一定量的氧化石墨烯粉末添加到一定量的乙二醇溶剂中， 搅拌并超声， 直至 氧化石墨烯完全分散； [0007](2)向步骤(1)所得分散液中加入一定质量的FeCl3·6H2O、 Ni(CH3COO)2·4H2O， 搅 拌2小时后加入一定量的C H3COONa·3H2O， 继续搅拌至 完全溶解， 得到混合液； [0008](3)将步骤(2)中配置好的混合液转移到水热釜的聚四氟乙烯内胆中， 装入不锈钢 外壳， 并密封好， 然后置 于190℃的恒温鼓风烘 箱中反应1小时； [0009](4)待水热釜外壳温度降至室温后， 取出聚四氟乙烯内胆， 将内胆中的黑色产物进 行离心， 倒去 上清液， 在离心后所得沉淀物中加入 无水乙醇， 摇荡分散均匀后， 再次离心； 离 心结束后， 倒出上清液， 在所得沉淀物中加入去离子水， 摇荡分散均匀 后， 再次离心， 离心后 倒去上清液； 如此采用乙醇和去离子水交替离心洗涤各两次， 离心结束后， 收集沉淀物， 冷 冻干燥， 得到非晶N iFe双金属氢 氧化物/还原氧化石墨烯电解水 析氧催化剂。 [0010]进一步地， 所述制备方法 中Ni和Fe的摩尔数总量与氧化石墨烯的摩尔数之比为1：说　明　书 1/6 页 3 CN 115478298 A 3