CN109898097A - 浸渍型单原子铁-碳层修饰镍基或钴基复合材料电极的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电化学技术领域，涉及浸渍型单原子铁‑碳层修饰镍基或钴基复合材料电极的制备方法：分别配制鞣酸和硝酸铁的乙醇溶液，常温下缓慢将硝酸铁溶液滴加至鞣酸溶液成胶质溶液；然后将在碳纸、碳布、导电玻璃或不锈钢网生长有镍基或钴基的基底材料浸渍于胶质溶液，取出后与硫源或磷源或氮源或不加其他原料，在惰性气体保护下煅烧0.5～4 h，冷却后即得。本发明原料廉价易得、无毒、操作简单易行，可涂渍多种基底，反应时间短，易于工业化。所制得复合材料电极具有较好的形貌保持性，以及良好的电化学性能和稳定性，可作为电极用于电催化分解水析氧反应。本发明所制得的复合材料用作电催化分解水正极时，在电流密度为40 mA•cm‑2时过电位达280 mV。
Description
技术领域
本发明属于电化学技术领域，涉及浸渍型单原子铁-碳层修饰材料的制备方法，尤其涉及一种浸渍型单原子铁-碳层修饰镍基或钴基复合材料电极的制备方法及其应用。
背景技术
析氧反应（OER）是水分解和太阳能燃料电池的重要环节，然而，复杂的多电子传输阻碍了其动力学过程。有效的电催化剂是加快反应速率以及降低反应过电位，从而提高能量转换效率的关键。因此，寻找和优化高效电催化剂已引起广泛关注。
迄今，已有报道基于地壳中含量丰富的Fe、Co、Ni等元素制备合金及化合物，展现出接近贵金属Ir/Ru的催化性能。其中，在Ni/Co基材料中引入微量Fe元素，能够极大地提升Ni/Co基材料的OER活性。然而这些复合材料的制备都限制在掺杂或均相混合的条件下，在实际应用时，这种合成方式往往会需要极大的成本投入，且过电位和稳定性仍需进一步提升。因此，制备出效率高、稳定性佳的Fe、Co、Ni基析氧电催化剂仍然是一个具有挑战的任务。
近年来，单原子催化剂因其原子最大化利用率受到人们的广泛关注。但是，粒径越小会导致其表面自由能增加，更易团聚。为了减少这一影响，研究者们通过有机配体将每个金属离子固定在其结构中，成功获得了较稳定的单原子材料。然而目前对于单原子的研究仍然局限在单一的金属配合物中，极大地限制了单原子材料的发展。因此，设计一种浸渍型单原子修饰材料是非常有意义的工作。
迄今为止，尚未发现采用浸渍型单原子铁-碳层修饰镍基或钴基复合材料电极。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明的一个目的是公开了浸渍型单原子铁-碳层修饰镍基或钴基复合材料电极的制备方法。
一种浸渍型单原子铁-碳层修饰镍基或钴基复合材料电极的制备方法，包括如下步骤：
A、按照固液比为0.1～20 g：5～20 mL的比例，将鞣酸加入乙醇中，搅拌形成溶液A，优选固液比为1 g：10 mL；
B、按照固液比为0.1～20 g：5～20 mL的比例，将九水合硝酸铁溶于乙醇形成溶液B，优选固液比为0.2 g：10 mL；
C、将溶液B缓慢滴加至溶液A中，搅拌形成胶质溶液；
D、取大小约1×2 cm2已生长镍基或钴基的基底材料，浸渍在上述胶质溶液中1～24 h，优选6 h，取出，烘干得到前驱体Fe-G/Ni-Sub或Fe-G/Co-Sub；
E、将烘干的前驱体Fe-G/Ni-Sub或Fe-G/Co-Sub转入半封闭的瓷舟中，加入硫源或磷源或氮源，或不加其他原料，然后转移至程序升温管式炉中在惰性气体保护下高温煅烧0.5～4h，优选1 h，待自然冷却至室温后，取出，即得。
本发明较优公开例中，步骤D所述已生长镍基或钴基的基底材料为在碳纸（CP）、碳布（CC）、导电玻璃（FTO）或不锈钢网（SSM）上生长有镍或钴的化合物或单质；其中，所述镍的化合物或单质为氢氧化镍、氧化镍或无定形镍；所述钴的化合物或单质为氢氧化钴、氧化钴或无定形钴。
本发明较优公开例中，步骤E所述硫源为硫粉、升华硫或硫脲；所述磷源为次亚磷酸钠、红磷或白磷；所述氮源为氨气、脲或三聚氰胺；所述煅烧温度为300～500℃，升温速率为10℃/min，所述惰性气体为氮气或氩气。
鞣酸，中文别名又为丹宁酸、单宁酸、没食子酸、鞣质、落叶松栲胶、二倍酸、炭尼酸，柔酸等。
本发明还有一个目的在于，将所制得的单原子铁-碳层修饰镍基或钴基复合材料，应用于电催化分解水正极材料。
利用X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和球差矫正透射电子显微镜（aberration-corrected HAADF-STEM）对产物进行形貌结构分析，以氢氧化钾（KOH）溶液为目标进行电催化分解水析氧实验，通过分析电化学极化曲线（LSV），以评估其电催化分解水析氧活性。
单原子铁-碳层修饰镍基或钴基复合材料的电催化活性实验：
（1）配制浓度为1 mol•L-1 KOH溶液，将配好的溶液密封好并置于暗处；
（2）采取CHI660电化学工作站（上海辰华仪器有限公司）在三电极体系中对样品进行电化学性能测试。以铂网为对电极，***电极(Hg/HgO)为参比电极，所制得的复合材料为工作电极，在1 mol•L-1 KOH电解液中采用线性扫描伏安法（LSV）对电极材料的电化学性能进行测试。
本发明所制的单原子铁-碳层修饰镍基或钴基复合材料，相比单纯的镍基或钴基材料，展现出更低的电催化分解水析氧反应过电位。其中，本发明所制得的单原子铁-碳层修饰硫化镍纳米片复合材料用作电催化分解水正极材料时，在电流密度为40 mA•cm-2时过电位达280 mV。
有益效果
本发明操作工艺简单易行，可涂渍于多种不同镍基或钴基材料的基底上，易于工业化实施。所制得复合材料电极具有较好的形貌保持性，以及较好的电化学性能和稳定性，原料廉价易得，无毒，工艺简单，可直接作为电极用于电催化分解水析氧反应。
附图说明
图1. 为所制备单纯硫化镍纳米片（NiS2 NS）和单原子铁-碳层修饰硫化镍纳米片（Fe-C/NiS2 NS）复合材料样品的X-射线衍射（XRD）谱图，其中横坐标为衍射角（2θ），单位为度（º），纵坐标为衍射强度（Intensity），单位为cps。
图2. 为所制备单纯硫化镍纳米片（NiS2 NS）和单原子铁-碳层修饰硫化镍纳米片（Fe-C/NiS2 NS）复合材料样品的扫描电镜（SEM）照片。
图3. 所制备单原子铁-碳层修饰硫化镍纳米片（Fe-C/NiS2 NS）复合材料样品高角环形暗场扫描透射显微镜（HAADF-STEM）照片。
图4. 为单纯硫化镍纳米片（NiS2 NS）和单原子铁-碳层修饰硫化镍纳米片（Fe-C/NiS2 NS）复合材料，以及该单原子铁-碳层普适到硫化钴纳米线（CoS2 NW），氧化镍纳米片（NiO NS）和硫化镍纳米颗粒（NiS2 NP）样品在不同镍基或钴基基底上电催化分解水析氧的极化曲线图和塔菲尔曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本发明，但本发明并不局限于以下实施例。
除非另外限定，这里所使用的术语（包含科技术语）应当解释为具有如本发明所属技术领域的技术人员所共同理解到的相同意义。还将理解到，这里所使用的术语应当解释为具有与它们在本说明书和相关技术的内容中的意义相一致的意义，并且不应当以理想化或过度的形式解释，除非这里特意地如此限定。
实施例1
铁-碳（Fe-C）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：称取0.1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入5 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.1 g九水合硝酸铁溶于5 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h，取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。再将上述浸渍好的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）转入半封闭瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10℃/min的升温速率加热至350℃后保温 1 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例2
铁-碳（Fe-C）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：称取0.1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入5 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.1 g九水合硝酸铁溶于5 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h，取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。再将上述浸渍好的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）转入半封闭瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10℃/min的升温速率加热至400℃后保温 1 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例3
铁-碳（Fe-C）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：称取0.1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入5 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.1 g九水合硝酸铁溶于5 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h，取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。再将上述浸渍好的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）转入半封闭瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10℃/min的升温速率加热至500℃后保温 1 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例4
铁-碳（Fe-C）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：称取1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.5 g九水合硝酸铁溶于10 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h，取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。再将上述浸渍好的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）转入半封闭瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10℃/min的升温速率加热至350℃后保温 1 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例5
铁-碳（Fe-C）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：称取1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.5 g九水合硝酸铁溶于10 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h，取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。再将上述浸渍好的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）转入半封闭瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10℃/min的升温速率加热至400℃后保温 1 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例6
铁-碳（Fe-C）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：称取1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.5 g九水合硝酸铁溶于10 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h，取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。再将上述浸渍好的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）转入半封闭瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10℃/min的升温速率加热至500℃后保温 1 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例7
铁-碳（Fe-C）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：称取20 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取1 g九水合硝酸铁溶于20 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h，取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。再将上述浸渍好的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）转入半封闭瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10℃/min的升温速率加热至350℃后保温 1 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例8
铁-碳（Fe-C）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：称取20 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取1 g九水合硝酸铁溶于20 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h，取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。再将上述浸渍好的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）转入半封闭瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10℃/min的升温速率加热至400℃后保温 1 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例9
铁-碳（Fe-C）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：称取20 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取1 g九水合硝酸铁溶于20 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h，取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。再将上述浸渍好的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）转入半封闭瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10℃/min的升温速率加热至500℃后保温 1 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例10
单原子铁-碳层修饰硫化镍纳米片（Fe-C/NiS2 NS）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：
(1)称取1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.2 g九水合硝酸铁溶于15 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。
(2)根据文献改良制备Ni(OH)2纳米片（Xiao Ma, Min Ma, Danni Liu, ShuaiHao, Fengli Qu, Gu Du, Abdullah M. Asiri, and Xuping Sun*, Core/ShellStructured NiS2@Ni-Bi Nanoarray for Efficient Water Oxidation at Near-NeutralpH, Chemcatchem, 2017, 9: 3138-3143.）:称取六水合硝酸镍0.5814 g，氟化铵0.148 g和脲0.6 g溶于35 mL去离子水中，取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）放入上述溶液体系中，转入50 mL聚四氟乙烯内胆反应釜中在120 °C烘箱中反应6 h，待冷却后取出，水洗醇洗若干次，放入烘箱中，60℃干燥6 h得到Ni(OH)2/CC（或Ni(OH)2/CP或Ni(OH)2/FTO或Ni(OH)2/SSM）。
(3)将Ni(OH)2/CC（或Ni(OH)2/CP或Ni(OH)2/FTO或Ni(OH)2/SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h得到Fe-G/Ni(OH)2/CC（或Fe-G/Ni(OH)2/CP或Fe-G/Ni(OH)2/FTO或Fe-G/Ni(OH)2/SSM），取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。称取0.1 g硫粉，转入半封闭的瓷舟中，再将上述浸渍好的Fe-G/Ni(OH)2/CC（或Fe-G/Ni(OH)2/CP或Fe-G/Ni(OH)2/FTO或Fe-G/Ni(OH)2/SSM）转入瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10 ℃/min的升温速率加热至350℃后保温 2 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例11
单原子铁-碳层修饰硫化镍纳米片（Fe-C/NiS2 NS）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：
(1)称取1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.2 g九水合硝酸铁溶于15 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。
(2)根据文献改良制备Ni(OH)2纳米片（Xiao Ma, Min Ma, Danni Liu, ShuaiHao, Fengli Qu, Gu Du, Abdullah M. Asiri, and Xuping Sun*, Core/ShellStructured NiS2@Ni-Bi Nanoarray for Efficient Water Oxidation at Near-NeutralpH, Chemcatchem, 2017, 9: 3138-3143.）:称取六水合硝酸镍0.5814 g，氟化铵0.148 g和脲0.6 g溶于35 mL去离子水中，取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）放入上述溶液体系中，转入50 mL聚四氟乙烯内胆反应釜中在120 °C烘箱中反应6 h，待冷却后取出，水洗醇洗若干次，放入烘箱中，60℃干燥6 h得到Ni(OH)2/CC（或Ni(OH)2/CP或Ni(OH)2/FTO或Ni(OH)2/SSM）。
(3)将Ni(OH)2/CC（或Ni(OH)2/CP或Ni(OH)2/FTO或Ni(OH)2/SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h得到Fe-G/Ni(OH)2/CC（或Fe-G/Ni(OH)2/CP或Fe-G/Ni(OH)2/FTO或Fe-G/Ni(OH)2/SSM），取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。称取0.1 g硫粉，转入半封闭的瓷舟中，再将上述浸渍好的Fe-G/Ni(OH)2/CC（或Fe-G/Ni(OH)2/CP或Fe-G/Ni(OH)2/FTO或Fe-G/Ni(OH)2/SSM）转入瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10 ℃/min的升温速率加热至400℃后保温 2 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例12
单原子铁-碳层修饰硫化镍纳米片（Fe-C/NiS2 NS）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：
(1)称取1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.2 g九水合硝酸铁溶于15 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。
(2)根据文献改良制备Ni(OH)2纳米片（Xiao Ma, Min Ma, Danni Liu, ShuaiHao, Fengli Qu, Gu Du, Abdullah M. Asiri, and Xuping Sun*, Core/ShellStructured NiS2@Ni-Bi Nanoarray for Efficient Water Oxidation at Near-NeutralpH, Chemcatchem, 2017, 9: 3138-3143.）:称取六水合硝酸镍0.5814 g，氟化铵0.148 g和脲0.6 g溶于35 mL去离子水中，取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）放入上述溶液体系中，转入50 mL聚四氟乙烯内胆反应釜中在120 °C烘箱中反应6 h，待冷却后取出，水洗醇洗若干次，放入烘箱中，60℃干燥6 h得到Ni(OH)2/CC（或Ni(OH)2/CP或Ni(OH)2/FTO或Ni(OH)2/SSM）。
(3)将Ni(OH)2/CC（或Ni(OH)2/CP或Ni(OH)2/FTO或Ni(OH)2/SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h得到Fe-G/Ni(OH)2/CC（或Fe-G/Ni(OH)2/CP或Fe-G/Ni(OH)2/FTO或Fe-G/Ni(OH)2/SSM），取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。称取0.1 g硫粉，转入半封闭的瓷舟中，再将上述浸渍好的Fe-G/Ni(OH)2/CC（或Fe-G/Ni(OH)2/CP或Fe-G/Ni(OH)2/FTO或Fe-G/Ni(OH)2/SSM）转入瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10 ℃/min的升温速率加热至500℃后保温 2 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例13
单原子铁-碳层修饰硫化钴纳米线（Fe-C/CoS2 NW）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：
(1)称取1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.2 g九水合硝酸铁溶于15 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。
(2)根据文献改良制备Co(OH)F纳米线（Matthew S. Faber, Rafal Dziedzic,Mark A. Lukowski, Nicholas S. Kaiser, Qi Ding, and Song Jin*, High-performance electrocatalysis using metallic cobalt pyrite (CoS(2)) micro- andnanostructures, J Am Chem Soc, 2014, 136: 10053-10061.）:称取六水合硝酸钴0.5812 g，氟化铵0.147 g和脲0.6 g溶于35 mL去离子水中，取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）放入上述溶液体系中，转入50 mL聚四氟乙烯内胆反应釜中在120 °C烘箱中反应6 h，待冷却后取出，水洗醇洗若干次，放入烘箱中，60℃干燥6 h得到Co(OH)F/CC（或Co(OH)F/CP或Co(OH)F/FTO或Co(OH)F/SSM）。
(3)将Co(OH)F/CC（或Co(OH)F/CP或Co(OH)F/FTO或Co(OH)F/SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h得到Fe-G/Co(OH)F/CC（或Fe-G/Co(OH)F/CP或Fe-G/Co(OH)F/FTO或Fe-G/Co(OH)F/SSM），取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。称取0.1 g硫粉，转入半封闭的瓷舟中，再将上述浸渍好的Fe-G/Co(OH)F/CC（或Fe-G/Co(OH)F/CP或Fe-G/Co(OH)F/FTO或Fe-G/Co(OH)F/SSM）转入瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10℃/min的升温速率加热至350℃后保温 2 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例14
单原子铁-碳层修饰硫化钴纳米线（Fe-C/CoS2 NW）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：
(1)称取1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.2 g九水合硝酸铁溶于15 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。
(2)根据文献改良制备Co(OH)F纳米线（Matthew S. Faber, Rafal Dziedzic,Mark A. Lukowski, Nicholas S. Kaiser, Qi Ding, and Song Jin*, High-performance electrocatalysis using metallic cobalt pyrite (CoS(2)) micro- andnanostructures, J Am Chem Soc, 2014, 136: 10053-10061.）:称取六水合硝酸钴0.5812 g，氟化铵0.147 g和脲0.6 g溶于35 mL去离子水中，取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）放入上述溶液体系中，转入50 mL聚四氟乙烯内胆反应釜中在120 °C烘箱中反应6 h，待冷却后取出，水洗醇洗若干次，放入烘箱中，60℃干燥6 h得到Co(OH)F/CC（或Co(OH)F/CP或Co(OH)F/FTO或Co(OH)F/SSM）。
(3)将Co(OH)F/CC（或Co(OH)F/CP或Co(OH)F/FTO或Co(OH)F/SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h得到Fe-G/Co(OH)F/CC（或Fe-G/Co(OH)F/CP或Fe-G/Co(OH)F/FTO或Fe-G/Co(OH)F/SSM），取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。称取0.1 g硫粉，转入半封闭的瓷舟中，再将上述浸渍好的Fe-G/Co(OH)F/CC（或Fe-G/Co(OH)F/CP或Fe-G/Co(OH)F/FTO或Fe-G/Co(OH)F/SSM）转入瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10℃/min的升温速率加热至400℃后保温 2 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例15
单原子铁-碳层修饰硫化钴纳米线（Fe-C/CoS2 NW）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：
(1)称取1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.2 g九水合硝酸铁溶于15 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。
(2)根据文献改良制备Co(OH)F纳米线（Matthew S. Faber, Rafal Dziedzic,Mark A. Lukowski, Nicholas S. Kaiser, Qi Ding, and Song Jin*, High-performance electrocatalysis using metallic cobalt pyrite (CoS(2)) micro- andnanostructures, J Am Chem Soc, 2014, 136: 10053-10061.）:称取六水合硝酸钴0.5812 g，氟化铵0.147 g和脲0.6 g溶于35 mL去离子水中，取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）放入上述溶液体系中，转入50 mL聚四氟乙烯内胆反应釜中在120 °C烘箱中反应6 h，待冷却后取出，水洗醇洗若干次，放入烘箱中，60℃干燥6 h得到Co(OH)F/CC（或Co(OH)F/CP或Co(OH)F/FTO或Co(OH)F/SSM）。
(3)将Co(OH)F/CC（或Co(OH)F/CP或Co(OH)F/FTO或Co(OH)F/SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h得到Fe-G/Co(OH)F/CC（或Fe-G/Co(OH)F/CP或Fe-G/Co(OH)F/FTO或Fe-G/Co(OH)F/SSM），取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。称取0.1 g硫粉，转入半封闭的瓷舟中，再将上述浸渍好的Fe-G/Co(OH)F/CC（或Fe-G/Co(OH)F/CP或Fe-G/Co(OH)F/FTO或Fe-G/Co(OH)F/SSM）转入瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10℃/min的升温速率加热至500℃后保温 2 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例16
单原子铁-碳层修饰氧化镍纳米片（Fe-C/NiO NS）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：
(1)称取1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.2 g九水合硝酸铁溶于15 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。
(2)根据文献改良制备Ni(OH)2纳米片（Xiao Ma, Min Ma, Danni Liu, ShuaiHao, Fengli Qu, Gu Du, Abdullah M. Asiri, and Xuping Sun*, Core/ShellStructured NiS2@Ni-Bi Nanoarray for Efficient Water Oxidation at Near-NeutralpH, Chemcatchem, 2017, 9: 3138-3143.）:称取六水合硝酸镍0.5814 g，氟化铵0.148 g和脲0.6 g溶于35 mL去离子水中，取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）放入上述溶液体系中，转入50 mL聚四氟乙烯内胆反应釜中在120 °C烘箱中反应6 h，待冷却后取出，水洗醇洗若干次，放入烘箱中，60℃干燥6 h得到Ni(OH)2/CC（或Ni(OH)2/CP或Ni(OH)2/FTO或Ni(OH)2/SSM）。
(3)将Ni(OH)2/CC（或Ni(OH)2/CP或Ni(OH)2/FTO或Ni(OH)2/SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h得到Fe-G/Ni(OH)2/CC（或Fe-G/Ni(OH)2/CP或Fe-G/Ni(OH)2/FTO或Fe-G/Ni(OH)2/SSM），取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。再将上述浸渍好的Fe-G/Ni(OH)2/CC（或Fe-G/Ni(OH)2/CP或Fe-G/Ni(OH)2/FTO或Fe-G/Ni(OH)2/SSM）转入半封闭瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10 ℃/min的升温速率加热至350℃后保温 2 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例17
单原子铁-碳层修饰氧化镍纳米片（Fe-C/NiO NS）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：
(1)称取1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.2 g九水合硝酸铁溶于15 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。
(2)根据文献改良制备Ni(OH)2纳米片（Xiao Ma, Min Ma, Danni Liu, ShuaiHao, Fengli Qu, Gu Du, Abdullah M. Asiri, and Xuping Sun*, Core/ShellStructured NiS2@Ni-Bi Nanoarray for Efficient Water Oxidation at Near-NeutralpH, Chemcatchem, 2017, 9: 3138-3143.）:称取六水合硝酸镍0.5814 g，氟化铵0.148 g和脲0.6 g溶于35 mL去离子水中，取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）放入上述溶液体系中，转入50 mL聚四氟乙烯内胆反应釜中在120 °C烘箱中反应6 h，待冷却后取出，水洗醇洗若干次，放入烘箱中，60℃干燥6 h得到Ni(OH)2/CC（或Ni(OH)2/CP或Ni(OH)2/FTO或Ni(OH)2/SSM）。
(3)将Ni(OH)2/CC（或Ni(OH)2/CP或Ni(OH)2/FTO或Ni(OH)2/SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h得到Fe-G/Ni(OH)2/CC（或Fe-G/Ni(OH)2/CP或Fe-G/Ni(OH)2/FTO或Fe-G/Ni(OH)2/SSM），取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。再将上述浸渍好的Fe-G/Ni(OH)2/CC（或Fe-G/Ni(OH)2/CP或Fe-G/Ni(OH)2/FTO或Fe-G/Ni(OH)2/SSM）转入半封闭瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10 ℃/min的升温速率加热至400℃后保温 2 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例18
单原子铁-碳层修饰氧化镍纳米片（Fe-C/NiO NS）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：
(1)称取1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.2 g九水合硝酸铁溶于15 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。
(2)根据文献改良制备Ni(OH)2纳米片（Xiao Ma, Min Ma, Danni Liu, ShuaiHao, Fengli Qu, Gu Du, Abdullah M. Asiri, and Xuping Sun*, Core/ShellStructured NiS2@Ni-Bi Nanoarray for Efficient Water Oxidation at Near-NeutralpH, Chemcatchem, 2017, 9: 3138-3143.）:称取六水合硝酸镍0.5814 g，氟化铵0.148 g和脲0.6 g溶于35 mL去离子水中，取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）放入上述溶液体系中，转入50 mL聚四氟乙烯内胆反应釜中在120 °C烘箱中反应6 h，待冷却后取出，水洗醇洗若干次，放入烘箱中，60℃干燥6 h得到Ni(OH)2/CC（或Ni(OH)2/CP或Ni(OH)2/FTO或Ni(OH)2/SSM）。
(3)将Ni(OH)2/CC（或Ni(OH)2/CP或Ni(OH)2/FTO或Ni(OH)2/SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h得到Fe-G/Ni(OH)2/CC（或Fe-G/Ni(OH)2/CP或Fe-G/Ni(OH)2/FTO或Fe-G/Ni(OH)2/SSM），取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。再将上述浸渍好的Fe-G/Ni(OH)2/CC（或Fe-G/Ni(OH)2/CP或Fe-G/Ni(OH)2/FTO或Fe-G/Ni(OH)2/SSM）转入半封闭瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10 ℃/min的升温速率加热至500℃后保温 2 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例19
单原子铁-碳层修饰硫化镍纳米颗粒（Fe-C/NiS2 NP）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：
(1)称取1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.2 g九水合硝酸铁溶于15 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。
(2)根据文献改良制备Ni(OH)2纳米颗粒（Lihong Dong, Ying Chu, and WendongSun, Controllable synthesis of nickel hydroxide and porous nickel oxidenanostructures with different morphologies, Chemistry, 2008, 14: 5064-5072.）:称取六水合硫酸镍0.6571 g和氢氧化钠0.132 g溶于35 mL去离子水中，取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）放入上述溶液体系中，转入50 mL聚四氟乙烯内胆反应釜中在120 °C烘箱中反应24 h，待冷却后取出，水洗醇洗若干次，放入烘箱中，60℃干燥6 h得到Ni(OH)2/CC（或Ni(OH)2/CP或Ni(OH)2/FTO或Ni(OH)2/SSM）。
(3)将Ni(OH)2/CC（或Ni(OH)2/CP或Ni(OH)2/FTO或Ni(OH)2/SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h得到Fe-G/Ni(OH)2/CC（或Fe-G/Ni(OH)2/CP或Fe-G/Ni(OH)2/FTO或Fe-G/Ni(OH)2/SSM），取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。称取0.1 g硫粉，转入半封闭的瓷舟中，再将上述浸渍好的Fe-G/Ni(OH)2/CC（或Fe-G/Ni(OH)2/CP或Fe-G/Ni(OH)2/FTO或Fe-G/Ni(OH)2/SSM）转入瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10 ℃/min的升温速率加热至350℃后保温 2 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例20
单原子铁-碳层修饰硫化镍纳米颗粒（Fe-C/NiS2 NP）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：
(1)称取1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.2 g九水合硝酸铁溶于15 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。
(2)根据文献改良制备Ni(OH)2纳米颗粒（Lihong Dong, Ying Chu, and WendongSun, Controllable synthesis of nickel hydroxide and porous nickel oxidenanostructures with different morphologies, Chemistry, 2008, 14: 5064-5072.）:称取六水合硫酸镍0.6571 g和氢氧化钠0.132 g溶于35 mL去离子水中，取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）放入上述溶液体系中，转入50 mL聚四氟乙烯内胆反应釜中在120 °C烘箱中反应24 h，待冷却后取出，水洗醇洗若干次，放入烘箱中，60℃干燥6 h得到Ni(OH)2/CC（或Ni(OH)2/CP或Ni(OH)2/FTO或Ni(OH)2/SSM）。
(3)将Ni(OH)2/CC（或Ni(OH)2/CP或Ni(OH)2/FTO或Ni(OH)2/SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h得到Fe-G/Ni(OH)2/CC（或Fe-G/Ni(OH)2/CP或Fe-G/Ni(OH)2/FTO或Fe-G/Ni(OH)2/SSM），取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。称取0.1 g硫粉，转入半封闭的瓷舟中，再将上述浸渍好的Fe-G/Ni(OH)2/CC（或Fe-G/Ni(OH)2/CP或Fe-G/Ni(OH)2/FTO或Fe-G/Ni(OH)2/SSM）转入瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10 ℃/min的升温速率加热至400℃后保温 2 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例21
单原子铁-碳层修饰硫化镍纳米颗粒（Fe-C/NiS2 NP）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：
(1)称取1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.2 g九水合硝酸铁溶于15 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。
(2)根据文献改良制备Ni(OH)2纳米颗粒（Lihong Dong, Ying Chu, and WendongSun, Controllable synthesis of nickel hydroxide and porous nickel oxidenanostructures with different morphologies, Chemistry, 2008, 14: 5064-5072.）:称取六水合硫酸镍0.6571 g和氢氧化钠0.132 g溶于35 mL去离子水中，取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）放入上述溶液体系中，转入50 mL聚四氟乙烯内胆反应釜中在120 °C烘箱中反应24 h，待冷却后取出，水洗醇洗若干次，放入烘箱中，60℃干燥6 h得到Ni(OH)2/CC（或Ni(OH)2/CP或Ni(OH)2/FTO或Ni(OH)2/SSM）。
(3)将Ni(OH)2/CC（或Ni(OH)2/CP或Ni(OH)2/FTO或Ni(OH)2/SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h得到Fe-G/Ni(OH)2/CC（或Fe-G/Ni(OH)2/CP或Fe-G/Ni(OH)2/FTO或Fe-G/Ni(OH)2/SSM），取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。称取0.1 g硫粉，转入半封闭的瓷舟中，再将上述浸渍好的Fe-G/Ni(OH)2/CC（或Fe-G/Ni(OH)2/CP或Fe-G/Ni(OH)2/FTO或Fe-G/Ni(OH)2/SSM）转入瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10 ℃/min的升温速率加热至500℃后保温 2 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例22
单原子铁-碳层修饰磷化钴纳米线（Fe-C/CoP NW）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：
(1)称取1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.2 g九水合硝酸铁溶于15 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。
(2)根据文献改良制备Co(OH)F纳米线（Matthew S. Faber, Rafal Dziedzic,Mark A. Lukowski, Nicholas S. Kaiser, Qi Ding, and Song Jin*, High-performance electrocatalysis using metallic cobalt pyrite (CoS(2)) micro- andnanostructures, J Am Chem Soc, 2014, 136: 10053-10061.）:称取六水合硝酸钴0.5812 g，氟化铵0.147 g和脲0.6 g溶于35 mL去离子水中，取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）放入上述溶液体系中，转入50 mL聚四氟乙烯内胆反应釜中在120 °C烘箱中反应6 h，待冷却后取出，水洗醇洗若干次，放入烘箱中，60℃干燥6 h得到Co(OH)F/CC（或Co(OH)F/CP或Co(OH)F/FTO或Co(OH)F/SSM）。
(3)将Co(OH)F/CC（或Co(OH)F/CP或Co(OH)F/FTO或Co(OH)F/SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h得到Fe-G/Co(OH)F/CC（或Fe-G/Co(OH)F/CP或Fe-G/Co(OH)F/FTO或Fe-G/Co(OH)F/SSM），取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。称取1 g次亚磷酸钠，转入半封闭的瓷舟中，再将上述浸渍好的Fe-G/Co(OH)F/CC（或Fe-G/Co(OH)F/CP或Fe-G/Co(OH)F/FTO或Fe-G/Co(OH)F/SSM）转入瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在Ar气保护下，将程序升温管式炉以10℃/min的升温速率加热至300℃后保温 2 h，待自然冷却至室温后，取出。
实施例23
单原子铁-碳层修饰氮化钴纳米线（Fe-C/Co4N NW）电极的制备采用的是浸渍-煅烧的方法：
(1)称取1 g鞣酸于50 mL烧杯中，向其中加入10 mL乙醇溶液，磁力搅拌至全溶，形成溶液A；称取0.2 g九水合硝酸铁溶于15 mL乙醇溶液中形成溶液B；将所得澄清溶液B慢慢滴加到溶液A中，常温磁力搅拌2 h，形成胶质溶液C。
(2)根据文献改良制备Co(OH)F纳米线（Matthew S. Faber, Rafal Dziedzic,Mark A. Lukowski, Nicholas S. Kaiser, Qi Ding, and Song Jin*, High-performance electrocatalysis using metallic cobalt pyrite (CoS(2)) micro- andnanostructures, J Am Chem Soc, 2014, 136: 10053-10061.）:称取六水合硝酸钴0.5812 g，氟化铵0.147 g和脲0.6 g溶于35 mL去离子水中，取大小约1×2 cm2的碳布（CC或碳纸CP或导电玻璃FTO或不锈钢网SSM）放入上述溶液体系中，转入50 mL聚四氟乙烯内胆反应釜中在120 °C烘箱中反应6 h，待冷却后取出，水洗醇洗若干次，放入烘箱中，60℃干燥6 h得到Co(OH)F/CC（或Co(OH)F/CP或Co(OH)F/FTO或Co(OH)F/SSM）。
(3)将Co(OH)F/CC（或Co(OH)F/CP或Co(OH)F/FTO或Co(OH)F/SSM）浸渍在胶质溶液C中约1 h得到Fe-G/Co(OH)F/CC（或Fe-G/Co(OH)F/CP或Fe-G/Co(OH)F/FTO或Fe-G/Co(OH)F/SSM），取出，放入烘箱中，60℃干燥6 h。将上述浸渍好的Fe-G/Co(OH)F/CC（或Fe-G/Co(OH)F/CP或Fe-G/Co(OH)F/FTO或Fe-G/Co(OH)F/SSM）转入瓷舟中，然后转移至程序升温管式炉中，在气体体积比Ar：NH3 = 10：1下，将程序升温管式炉以10 ℃/min的升温速率加热至420℃后保温 2 h，待自然冷却至室温后，取出。
不同单原子Fe-C层修饰镍基和钴基复合电催化剂的电催化活性实验：
从图1中可以看出单纯NiS2纳米片（NiS2 NS）和单原子Fe-C层修饰的NiS2纳米片（Fe-C/NiS2 NS）的XRD图谱主要由NiS2纳米片和碳纸的衍射峰构成，说明材料以碳纸基底上生长的NiS2纳米片为主，无明显的Fe-C层的峰出现，说明复合材料中Fe-C层的含量较低。
从图2中可以看出NiS2纳米片呈现多孔纳米片结构，经过单原子Fe-C层修饰后的NiS2纳米片无明显多孔结构可以较好的保持纳米片结构。
从图3中可以看出在复合材料边缘可以看到明显的碳层结构，在碳层上可以看到明显的Fe单原子，明亮的晶格条纹则对应的是NiS2纳米片的(200)晶面，说明单原子Fe-C层修饰在NiS2纳米片表面。
由图4可见所制备的单原子Fe-C层修饰的NiS2纳米片，单原子Fe-C层修饰的CoS2纳米线，单原子Fe-C层修饰的NiO纳米片和单原子Fe-C层修饰的NiS2纳米颗粒复合电极材料相较于单纯材料显示出更加优异的电催化析氧活性，尤其是单原子铁-碳层修饰硫化镍纳米片复合材料用作电催化分解水正极材料时，在电流密度为40 mA•cm-2时过电位达280 mV。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种浸渍型单原子铁-碳层修饰镍基或钴基复合材料电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A．按照固液比为0.1～20 g：5～20 mL的比例，将鞣酸加入乙醇中，搅拌形成溶液A；
B．按照固液比为0.1～20 g：5～20 mL的比例，将九水合硝酸铁溶于乙醇形成溶液B；
C．将溶液B缓慢滴加至溶液A中，搅拌形成胶质溶液；
D．取大小约1×2 cm2已生长镍基或钴基的基底材料，浸渍在上述胶质溶液中1～24 h，取出，烘干得到前驱体Fe-G/Ni-Sub或Fe-G/Co-Sub；
E．将烘干的前驱体Fe-G/Ni-Sub或Fe-G/Co-Sub转入半封闭的瓷舟中，加入硫源或磷源或氮源，或不加其他原料，然后转移至程序升温管式炉中在惰性气体保护下高温煅烧0.5～4h，优选1 h，待自然冷却至室温后，取出，即得。
2.根据权利要求1所述浸渍型单原子铁-碳层修饰镍基或钴基复合材料电极的制备方法，其特征在于：步骤A中所述固液比为1 g：10 mL。
3.根据权利要求1所述浸渍型单原子铁-碳层修饰镍基或钴基复合材料电极的制备方法，其特征在于：步骤B中所述固液比为0.2 g：10 mL。
4.根据权利要求1所述浸渍型单原子铁-碳层修饰镍基或钴基复合材料电极的制备方法，其特征在于：步骤D中所述已生长镍基或钴基的基底材料为在碳纸CP、碳布CC、导电玻璃FTO或不锈钢网SSM上生长有镍或钴的化合物或单质；其中，所述镍的化合物或单质为氢氧化镍、氧化镍或无定形镍；所述钴的化合物或单质为氢氧化钴、氧化钴或无定形钴。
5.根据权利要求1所述浸渍型单原子铁-碳层修饰镍基或钴基复合材料电极的制备方法，其特征在于：步骤D中所述浸渍在上述胶质溶液中6 h。
6.根据权利要求1所述浸渍型单原子铁-碳层修饰镍基或钴基复合材料电极的制备方法，其特征在于：步骤E中所述硫源为硫粉、升华硫或硫脲；所述磷源为次亚磷酸钠、红磷或白磷；所述氮源为氨气、脲或三聚氰胺。
7.根据权利要求1所述浸渍型单原子铁-碳层修饰镍基或钴基复合材料电极的制备方法，其特征在于：步骤E中所述煅烧温度为300～500℃，升温速率为10℃/min，所述惰性气体为氮气或氩气。
8.根据权利要求1-7任一所述方法制备得到的浸渍型单原子铁-碳层修饰镍基或钴基复合材料电极。
9.一种如权利要求8所述复合材料电极的应用，其特征在于：将其应用于电催化分解水正极材料。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110743603A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-02-04 | 江苏索普（集团）有限公司 | 一种钴铁双金属氮化物复合电催化剂及其制备方法与应用 |
| CN111097474A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-05-05 | 江苏大学 | 多酚或芳香族羧酸用于普适性构筑单原子及原子分散的多元金属催化剂的制备方法 |
| CN112760676A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-05-07 | 北京工业大学 | 一种镍纳米线阵列电极的制备方法及其作为电化学析氧活性材料的应用 |
| CN113174608A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-07-27 | 江苏大学 | 一种双掺杂多孔磷化钴纳米片电催化材料的制备方法 |
| CN113457696A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-10-01 | 西安交通大学 | 磷和硫共修饰氧化亚钴的制备方法及在光催化分解水中的应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107345931A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-11-14 | 山东利源康赛环境咨询有限责任公司 | 一种基于氮化碳‑二元金属硼氧化物复合材料的双酚a光电化学传感器及其制备与应用 |
| CN107460496A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-12-12 | 江苏大学 | 涂渍型镍掺杂硫化铁/碳复合材料电极的制备方法 |
| CN107761128A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-03-06 | 上海应用技术大学 | 一种FeNiNC电极材料、制备方法及其应用 |
| CN108842160A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-20 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种电解水制氢能源用钌掺杂铁镍合金催化剂及制备方法 |
-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107345931A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-11-14 | 山东利源康赛环境咨询有限责任公司 | 一种基于氮化碳‑二元金属硼氧化物复合材料的双酚a光电化学传感器及其制备与应用 |
| CN107460496A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-12-12 | 江苏大学 | 涂渍型镍掺杂硫化铁/碳复合材料电极的制备方法 |
| CN107761128A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-03-06 | 上海应用技术大学 | 一种FeNiNC电极材料、制备方法及其应用 |
| CN108842160A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-20 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种电解水制氢能源用钌掺杂铁镍合金催化剂及制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| MATTHEW S.等: "High-Performance Electrocatalysis Using Metallic Cobalt Pyrite (CoS2) Micro- and Nanostructures", 《JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY》 * |
| XIAO MA等: "Core-Shell-Structured NiS2@Ni-Bi Nanoarray for Efficient Water Oxidation at Near-Neutral pH", 《CHEMCATCHEM》 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110743603A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-02-04 | 江苏索普（集团）有限公司 | 一种钴铁双金属氮化物复合电催化剂及其制备方法与应用 |
| CN110743603B (zh) * | 2019-11-21 | 2022-06-10 | 江苏索普（集团）有限公司 | 一种钴铁双金属氮化物复合电催化剂及其制备方法与应用 |
| CN111097474A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-05-05 | 江苏大学 | 多酚或芳香族羧酸用于普适性构筑单原子及原子分散的多元金属催化剂的制备方法 |
| CN112760676A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-05-07 | 北京工业大学 | 一种镍纳米线阵列电极的制备方法及其作为电化学析氧活性材料的应用 |
| CN113174608A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-07-27 | 江苏大学 | 一种双掺杂多孔磷化钴纳米片电催化材料的制备方法 |
| CN113457696A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-10-01 | 西安交通大学 | 磷和硫共修饰氧化亚钴的制备方法及在光催化分解水中的应用 |
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