化学工程师 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ＤＯＩ：１０．１６２４７／ｊ．ｃｎｋｉ．２３－１１７１／ｔｑ．２０１８０９６７ ２０１８年第ｏ９期 ｊ董 穗 麟 园 镪 以泡沫镍为基底的 韩银凤，张瑞林 （宝鸡文理学院化学化工学院，陕西宝鸡７２１ ０１ ３） 摘要：文章在预处理的泡沫镍基底上，以ＮＨ 为生长调节剂，通过水热反应成功制备了生长在泡沫镍 基底上的Ｎｉ Ｆｅ￣ＬＤＨｓ材料，研究了ＮＨ 用量对所制备材料的影响，并对产物进行了ＸＲＤ、ＳＥＭ表征。研究 结果表明，当Ｎｉ（ＮＯ，）２·６Ｈ２０：Ｆｅ（ＮＯ，），·９Ｈ２０：Ｈ２ＮＣＯＮＨ２的物质的量之比为３：１：７，ＮＨ 浓度为０．２ｍｏｌ·Ｌ－ 时，在１５０℃水热处理４８ｈ的条件下可以制备出结晶性较好、较为规整的以泡沫镍为基底的Ｎｉ２＋－Ｆｅ ＬＤＨｓ材 料。 关键词：Ｎｉ２＋．Ｆｅ３＋ＬＤＨｓ；氟化铵；泡沫Ｎｊ 中图分类号：０６４３ 文献标识码：ｃ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｉ－Ｆｅ ｌａｙｅｒｅｄ ｄｏｕｂｌｅ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅｓ ｏｎ ｎｉｆｏａｍ＊ ＨＡＮ Ｙｉｎ－ｆｅｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｒｕｉ－ｌｉｎ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂａｌｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｒｔｓ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂａｌｉ ７２１０１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｅｒｅｉｎ，Ｎｉ ＋－Ｆｅ¨ｌａｙｅｒｄｏｕｂｌｅ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅｓ（ＬＤＨｓ）ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ ｇｒｏｗｎ ｏｎ Ｎｉｃｋｅｌ ｆｏａｍ（ＮＦ）ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｗｅｒ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆｗｉｔｈ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｆｌｕｏｒｉｄｅ ａｓ ａ ｇｒｏｗｔｈ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ．Ｔｈｅ ｅｆ－－ ｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｆｌｕｏｒｉｄｅｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｎｉ ＋－Ｆｅ ＬＤＨｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ＸＲＤ．ＳＥＭ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ Ｎｉ２＋＿Ｆｅ３ ＬＤＨｓ／ＮＦ ｗｉｔｈ ｇｏｏｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｍｏｌｅ ｒａｔｉｏｓ ｏｆ Ｎｉ（ＮＯ３）２·６Ｈ２０，Ｆｅ（ＮＯ３）３‘９Ｈ２０，Ｈ２ＮＣＯＮＨ２ ｉｓ ３：１：７，ａｎｄ ＮＨ４Ｆ（０．２ ｍｏｌ·Ｌ－ ）ｗｅｒｅ ａｄｄｅｄｉｎ ａｎ ａｕｔｏｃｌａｖｅ ａｔ １５０。Ｃ ｆｏｒ ４８ｈ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｎｉ Ｆｅ ＬＤＨｓ；ａｍｍｏｎｉｕｍ ｌｕｏｒｆｉｄｅ；ｎｉｃｋｅｌ ｆｏａｍ 光电催化分解水是能量储存和转化的一种有效 铵为生长调剂，在水热条件下实现了Ｎｉ２＋＿Ｆｅ ＬＤＨｓ 途径。电催化分解水包括析氢（ＨＥＲ）和析氧（ＯＥＲ） 两个半反应，Ｉｒ和Ｒｕ等贵金属组成的催化剂在电 催化分解水方面具有优异的性能。但是由于贵金属 的昂贵的价格和稀有性，使其难以实现大规模工业 化应用【¨。因此，科研工作者基于价格低廉、储量丰 富的过渡金属基催化剂进行了大量研究，研究表明 Ｎｉ２＋－Ｆｅ３＋ＬＤＨｓ在电催化析氧反应中表现出的优异 性能，使得以镍铁为重要层板组成的二元及多元 ＬＤＨｓ的研究成为了电催化分解水方面的研究热点 之一 ２。泡沫镍是常用的电极材料之一，直接实现 Ｎｉ２＋－Ｆｅ ＬＤＨｓ在泡沫镍基底上的生长对其催化性 能具有重要的意义【 。 本文以尿素为沉淀剂，采用均相沉淀法，以氟化 收稿日期：２０１８—０５—２５ 在预处理的泡沫镍基底上的生长，研究了氟化铵用 量对生长过程的影响，得到了最佳的实验条件。 １实验部分 １．１主要试剂和仪器 Ｎｉ（ＮＯ。） ·６Ｈ２Ｏ（ＡＲ西安化学试剂有限公司）； 九水合硝酸铁（ＡＲ开封未大化工有限公司）；尿素 （ＡＲ天津科密欧化学试剂有限公司）；ＮＨ４Ｆ（ＡＲ天 津科密欧化学试剂有限公司）；浓ＨＣＩ（ＡＲ天津科密 欧化学试剂有限公司）；无水乙醇（ＡＲ天津科密欧 化学试剂有限公司）。 ＨＺＦ—ＦＡ２００电子天平（赛多利斯科学仪器（北 京）有限公司）；ＫＱ２００Ｅ型超声波清洗器（巴克超声 波科技有限公司）；ＳＨＺ—Ｄ（Ⅲ）循环式真空泵； ＫＬＪＸ一８Ａ均相反应器（烟台科立化工有限公司）； Ｕ１ｔｉｍｅ ＩＶ Ｘ射线衍射仪（日本理学公司）；ＱＵＡＮＴＡ ２５０ ＦＥＧ型场发射扫描电子显微镜（美国ＦＥＩ公司）。 基金项目：宝鸡文理学院校级重点项目：Ｎｉ—Ｆｅ类水滑石的插层组装研 究 作者简介：韩银凤（１９７６一），女，副教授，理学硕士，研究方向：功能型层 状双金属氢氧化物的合成及性能研究。 韩银风等：以泡沫镍为基底的镍铁类水滑石的制备及袁征 １．２ 以泡沫镍为基底的Ｎｉ２＋－ＦｅｎＬＤＨｓ的制 备 将２ Ｘ ３ｃｍ 的泡沫Ｎｉ在稀ＨＣＩ中趟声ｌ０ｒａｉｎ， 再分｝ｊＩＪ用去离子水、无水乙醇清洗，备用。将预处理 的泡沫镍置于反应釜中，分别称取０．３４９０ｇＮｉ（ＮＯ ），· ６Ｈ２（）、０．１６ｌ６ ｇ Ｆｅ（ＮＯ３）３。９Ｈ２Ｏ、０．１６８２ ｇ Ｈ Ｎ（：ＯＮＩ－Ｉ！ 和０．７４０８ ｇ ＮＨ Ｆ置于反Ｊ、 釜中，加入ｌ０（）ｒｎｌ 其离 子水搅拌，得黄绿色溶液。将反应釜置于Ｊ＇ｑ，￣ｔｌ反应器 巾， １５０￣２，转速为ｌ０ ｒ．ｍｉｎ～，反应为４８ｌｌ１ 冷却、 洗涤、ｆ燥，即可１／寸１＝ｔ到黄绿色的泡沫镍片 １．３ ＮＨ 用量对产物的影响 他实验条件不变，ＮＨ Ｆ的川量分别取 ０，０．１８５２，０．３７０４，０．７４０８，１．１ ｌ】２，２．２２２４ ｇ，进行上述 实验 ２结果分析与表征 ２．１ 以泡沫镍为基底的ＮｉＺ＋＿Ｆｅ ＬＤＨｓ的表 征 Ｉ冬４ １为所制胬以泡沫镍为 底的Ｎｉ ２＋一 Ｉ，ＤＨｓ的ｘＲＤ降Ｈ凿 ２ 。 图１ 以泡沫镍为基底的Ｎｉ 一Ｆｅ“１，１）１Ｉｓ的ＸＲ１）图谱 Ｆｉｇ．１ ＸＲＩ）ｐａｔｔｅｒｎｓ Ｉｌｆ Ｎ ｉ 一Ｆｅ ＬＩ）ｔｌｓ Ｏ１１ Ｎ ｉ ｔＩｌ１１ ｍ图１可知，ｆ“脱ｒ Ｎｉ 一Ｆｅ ｌ，１）Ｈｓ的（００３）和 （００６）品面的特征衍射峰，其分别在２ ０为１ １．５７。和 ２３．１６。时， 组成为Ｎｉ Ｆｅ （ＣＯ ）。． （ＯＨ）！·Ｏ．３８Ｈ Ｏ 的ＩＪ）Ｈｓ的ＰＤＦ＃４０—０２１５一 致，说日』ｊ成功合成＿ｒ Ｎｉ２￣ｍＦｅ ＬＩ）Ｈｓ。耍¨『奠１ ｌ小星号（ ）所表爪的２ ０为 ４４．５１。和５１．８５。处的衍射峰为泡沫Ｎｉ的特｝ＩＥ衍射 峰（ＰＤＦ＃０４—０８５０）。这说明所制备的ＬＤｔｌｓ复合材 料ｒ｝】同时存在Ｎｉ２＋＿Ｆｅ １Ｊ）Ｈｓ和泡沫镍两卡Ｈ ２为所制备以泡沫镍为基底的Ｎｉ —Ｆｅ ｌＪ）Ｈｓ的不同放大倍数的ＳＥＭ ，图（ａ）、Ｉ殳１（Ｉ））、图 （ ）到图（ｄ）的放大倍数依次为５０倍、２００侪、２００００ 倍和５００００倍。 图２不同放大倍数的以泡沫镍为基底的ＮＰ Ｉ １ Ｉ）１Ｉｓ 的 Ｉ·：Ｍ图 Ｆｉｇ．２ １）ｉｆｆｅｒｅｎｌ ｍａｇｎｉｌｉｔ’－ｌＩ ｔ… ｆ·：Ｍ ｉｎｌａｇｅ ＩＪｆｌ Ｎｉ：＇－Ｉ·’｛ 、 Ｉ Ｉ）ＩＩｓ Ｏ ７１ Ｎｉ Ｉ￣ａｌｌ１ 从 ２（ａ）和（１１）ｌｌＪ‘以行 ，Ｎ — Ｉ …Ｉｓ均匀 的 Ｋ 泡沫镍的丧 ；从 （ｔ ）ｆｆＩ【 （ １）【】ｒ见 Ｎｉ 一ｌ‘’ｒ Ｉ，ＤＨｓ的纳、水Ｊ【＿【、 近 － Ｉ 力‘Ｉ ｌｊ，ｌ ｌ ｒ 泡 沭镍的太丽，形成Ｊ 较为姚 的纳水 列 ｌ 所述， Ｎｉ（Ｎ（） ）．，·６ｔｔ （）：｝ Ｐ（Ｎ（）；） ·Ｌ）｝Ｉ （）： Ｈ！ＮＣ（）ＮＨ 的物质的 之Ｉ＇Ｌ为３：Ｉ：７，Ｎ¨。 浓 为 ０．２ｔｏｏｌ·Ｊ 的条件下，ｌ ５０ ：水热处 ４８１ １ Ｉｔ，ｆＩ ｌＪ‘以制 备 结晶性较好、较勾姚憾的以泡洙 呔的 Ｎｉ —ｈ ＬＤＨｓ的材料 ２．２ ＮＨ 用量对产物的影响表征 ３为Ｎｉ ： ：（：（）（ＮＩｆ！） 的物顷的砒之比为 ３：ｌ：７ｌｔ￣Ｙ，加入小同浓度的Ｎｌ｛。Ｆ断捌 的Ｊ ：物ＸＲＤ 图谱 、 ～～～一一一＾、一 ｝ ＝ ～ 止一一Ｌ 江： ＝＝ ０ ２０ ３（）４０ ７《 ２ｏ 图３ Ｎ¨ Ｆ的用量分别为（ｎ）０ ｌｌｌＩ，１．１ Ｉ：（１，）（）０５ Ｔｉｌｌ （ｔ·）０．１ ７ｔ１０］·Ｉ 。。；（ＩＩ）（）．！…Ｉｌ卜Ｉ Ｉ；（ｒ）【】．３…Ｉ，１．Ｉ （ｆ）０．６ ｎｌｏｌ·１ １时所得产物的 …）图谱 Ｆｉｇ．３ ＸＲＤ ｐａｔｔｔ １ ７ＩＳ【１ｆ【ｌ】ｌ、 Ｓ［Ｉ［ＩｓⅥｉＩｈ ｌＩ１‘ｊ（ ｆｒ ）… ｅｎｈ＇ａｔｉｏｉ￣（Ｉ 卜ｌ＿ｌ ’（“）０ Ｉ ｚ．￣ｌ· ：（】Ｊ）０．０５［１１【ｌ１．Ｉ （ｔ·）０．１ ｔｏｏｌ· ：《ｄ）Ｏ ２ Ｉ Ｔ１０１．１ ：（ｔ·）（）．３…ｌ｝卜ｌ ： （ｔ’）０．６ ｎ Ｔ（ ．１．ｉ ㈣ ～¨～ ２０１８年笫０９期 韩银风等：以泡沫镍为基底的镍铁类水滑石的制备及表征 『皋１ ３（ａ）为不加ＮＨ４Ｆ时所得复合材料的ＸＲＤ 罔，在 巾只卜ｎ现Ｊ ２ ０为４４．５ｌ。和５１．８５。的泡沫 镍的特 衍射峰（ＰＩ）Ｆ＃０４—０８５０），这说明不加 ＮＨ Ｆ，泡沫Ｎｉ摹底 不能，卜长Ｎｉ — “ＬＩ）Ｈｓ 从图 ３（ｂ）～（Ｐ）ｆ１】均同时ｆ“现ｒ Ｎｉ２＋＿Ｆｅ ＬＤＨｓ的（００３）和 （００６）品Ｉ 的特征衍射峰和泡沫镍的特征衍射峰（星 号所示），这说明住ＮＨ Ｆ浓度为０．０５～０．３ｔｏｏｌ·Ｌ 之 问均能生成以泡沫镍为 地的Ｎｉ — Ｉ，ＤＨｓ； ＮＨ Ｆ浓度为０．６ ｍｃ 卜Ｉ 时，只 现了泡沫镍的特征 衍射峰，『…ｊ．衍射强度人为降低，实验过程巾泡沫镍 也ｍ现＿ｒ溶解现象，这说【｛Ｊ】当ＮＨ Ｆ浓度过大时会 使泡沫镍溶解，而不能制得以泡沫镍为 底的 Ｎｉ — Ｉ Ｉ）Ｈｓ 此外，¨ｔ ３可知，当ＮＨ Ｉ１１浓度为 ０．２ｍｏｌ· 时所得产物的衍射峰比同组其它浓度时 的特征衍射峰强，峰 时称，峰较为尖锐，说 在该 条 ：一Ｆ ｉ Ｊ ：物结晶性较好、 ４为当Ｎｉ！ ：Ｆｅ ：（ （）（ＮＨ！） 的物质的量之比 为３：１：７Ｈ 加入不同浓度的ＮＨ４１￣、所制得的产物 Ｓ Ｍ ＮＨ Ｆ的用量分别为（ＩｌｌＯＩ·Ｉ ） （－１）０（ｂ Ｊ ０．０５（ｔ·）０．１（ｔＩ】０．２（ｅ）０．３（ｔ ）０．６ 图４时所得产物的ＳＥＭ图 ｌｑｇ．４ ｌ ：Ｍ ｉｍａｇｅ ｏｔ、ｌ｝】ｔ、ｌ ＩＪｓｕｈｓ ｗｉｔｌ１ ｔｈｅ ｄｉｆｔｉ￣Ｉ’Ｐｎｌ（、ｌｌＩ１‘‘Ｐｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＮｉｌＪ 、（ＩｌＩＯ｜·Ｉ 。） （ｄ）０（｝））０．（）５（１－）０．１（ｆｊ）０．２（ｅ）（）．３（ｒ）０．６ ｌ十｛ ４可 ，从 ４（ａ）～（ｃ）即为ＮＨ Ｉ．、的浓度 ０．０５～０．２ ＨＩＩ１Ｉ．Ｉ 一，随着Ｎ Ｆ的浓度的增大Ｎｉ 一Ｆｅ ＬＤＨｓ的”在逐渐增大，片状结构越来越规恪，在 ４（ ）中 叮以看到几 艰 生长在泡沫镍太 的 ＬＤＨｓ的六边形片，此时所得Ｎｉ２＋－Ｆｅ Ｉ，ＤＨｓ形貌最 为规整。从图４（ｃ）～（ｅ）即为ＮＨ Ｆ的浓度从 ０．２～０．６ｍｏｌ·Ｌ 之间时，随着ＮＨ Ｆ的浓度的增大，产 物的形貌逐渐 现了破碎现象，直到ＮＨ Ｆ的浓度 为０．６ｔｏｏｌ·Ｌ 时，泡沫镍也溶解变少 综一ｔ 所述，在Ｎｉ（ＮＯ３）２·６Ｈ Ｏ：Ｆｅ（Ｎ（） ）３·９Ｈ２Ｏ： Ｈ！ＮＣＯＮＨ 的物质的量之比为３：１：７．ＮＨ Ｆ浓度为 ０．２ ｔｏｏｌ·Ｌ 的条件下，ｌ５０ 水热处 ４８ｈ时可以制 备 结晶性较好、较为规整的以泡沫镍为基底的 Ｎｉ 一Ｆｅ ＬＤＨｓ的材料 ３结论 在１ ５０ 运用水热处理４８ｈ的条件下，Ｎｉ ：Ｆｅ ： （ （）（ＮＨ ） 的物质的挝之比为３：１：７时，以ＮＨ Ｆ为 生长调节剂，成功制备＿ｒ以泡沫镍为 底的Ｎｉ 一 ＬＤＨｓ的材料．．Ｎｉ２＋＿Ｆｅ ＬＤＨｓ均匀的，ｌ 长与泡沫镍 的表 ，并且Ｎｉ３＋＿Ｆｅ ＩＪ）Ｈｓ的纳米片以近乎垂直力‘ 向 Ｋ在泡沫镍的表 ，形成了较为规棒的纳米阵 列 ， 在Ｎｉ！ ：Ｆｅ ：（：（）（ＮＨ：）！的物质的世之比为３：１：７ 时， 【，加入ＮＨ Ｆ浓度为Ｏｒｅ，，卜１ 和０．６ ＩＩ１ｔ，卜ｌ 。。时， 均只…现了泡沫镍的衍射峰；加入的ＮＨ４Ｆ浓度在 ０．０５～０．３ ｍｏｌ·Ｌ。。之问，同时 现ｒ Ｎｉ —Ｆｅ ＩＪ）Ｈｓ的 特 衍射峰和泡沫镍的特征衍射峰；只有 加入 ＮＨ Ｆ浓度为０．２ ｍｏｌ·１ 时所得产：物的衍射峰比同 组其它浓度时的特 衍射峰强，峰 对称，峰较为尖 锐，说明在该条件下所得产物结晶性较好。 参考文献 ｌ』 Ｋｈａｎｇ Ｎ ’Ｄｉｎｈ，ｌ＞ｅｎｇｈｍ Ｚｔｕ ｎｇ，Ｚｈｅｎｇｆｅｉ Ｉ）ａｉ．ｒｔ ．Ｉ／ｈｒａｌｈｉｎ Ｐｏｒｏｕｓ ＮｉＦｅＶ ｔｅｌ’ｆｌａＱ＇Ｉ ｖｔ ｒ Ｈｙ，ｈｏｘｉｄｃＮｍ． ｝ｌｌ ｓ ＩＩｓ ａ Ｈｉｇｈｌｙ ｆｌ ｔ·ｉｅｎｌ Ｂｉｆｕｎ＜－ｌｉｏｎａｌＥｈ Ｉ ｒＩ】‘·ａｔａｌｖｓｌ ｒ｛）～Ｐｎｄｌ ’＿ＩＩ¨·Ｓｐｌｉｌｔｉｎｇ［Ｊ ｊ． Ｓｍａｌ１．２０１７．１４（８）：１—９． ２ Ｊ 。矗格，刘 枫孙晓叫，等 滑石纳米阵列电檄往能疆储仃和转化 ｔｔＩ的Ｊ、 片ｊ『Ｊｊ．Ｉ卜 利 志，２０１７，４７（４）：４０８—４１９． ３ Ｊ 川’ｎ Ｚｈａｎｇ，Ｍｕｑｉｎｇ ｌｉｅｎ．Ｙｉｌｕｎ Ｌｉ．ｅｌ ｆ ．Ｉｎ Ｓｉｌｕ Ｓｙｎｌｈｅｓｉｓ‘，Ｉ Ｅｆｉｆ— ｃｉｅｎｔ Ｗａｌｅｒ ０ｘ．ＩｔａｌｉｏｎＣａｌａｌｖｓｌｓ Ｉ【１ Ｌａｓｅｒ—Ｉｌｌ（］ｌｌｌ！！ ｌ１ ｔ１ｒａｌ，ｈｅｎｅ￣Ｊ ｊ．Ａ（：ｓ Ｉ＇；ｎｅｉ’ｇＹ Ｌｅｌｔ．２０１ ８．（３ １：６７７—６８３
