本发明属于功能材料，涉及自支撑电催化材料，具体涉及一种ni/ni(oh)2-c/c自支撑电催化材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、化石燃料消耗造成的严重环境污染和能源危机使得寻找高效、清洁、环保的可持续能源已经成为一个迫在眉睫的问题。氢能被公认为是一种环境友好、可持续和可替代的能源解决方案，可以满足全球60％的能源需求。目前，科学界已经开发了各种制氢方法，包括热化学过程、生物方法、直接太阳能水分解和电解水分解。[lu,j.；chen,s.；zhuo,y.；mao,x.；liu,d.；wang,z.greatly boosting seawater hydrogen evolution bysurfaceamorphization andmorphology engineering on moo2/ni3(po4)2.adv.funct.mater.2023,33(51),2308191.]其中，电化学水分解制氢是最有前景的途径，也是一种低复杂度的可持续途径。氢气燃烧的产物不含有co2等温室气体，电解水制氢是一种不可或缺的能量转换和储存技术，可以缓解与风能和太阳光相关的间歇性问题。电解水涉及两个耦合反应：在阳极发生析氧反应(oer)生成o2，在阴极发生析氢反应(her)生成h2。然而其oer、her过程中高的过电位导致其动力学反应过程缓慢，从而导致低的产氢效率。迄今为止，pt基贵金属材料在析氢反应(her)中表现出了非凡的催化活性，但其稀缺性和高昂的成本使得pt基材料在her中的应用受到了极大的限制。因此，开发使用高效、廉价和储量丰富的非贵金属电催化剂来催化水分解是十分必要的。
2、fe、co、ni等非贵金属过渡金属因其优异的催化性能、高丰度、低成本、高导电性等优点而备受关注。众所周知，原子氢在催化剂表面的化学吸附能δgh*是her催化的关键因素，最优her催化剂的δgh*通常接近于零，也就是说，吸附的原子氢与催化剂表面之间的结合能既不能太弱也不能太强。否则，吸附或反应-脱附步骤将阻碍整体反应速率。[j.hu,c.zhang,x.meng,h.lin,c.hu,x.long and s.yang,j.mater.chem.a,2017,5.]pt等贵金属具有良好的催化活性。主要原因之一是由于它们的吸附氢键强度位于中间。ni位于her"火山图"顶部附近，其吸附h中间体的吉布斯自由能(δgh*)与pt相近。
3、[(23)xu,h.；zhu,j.z.；zou,c.；zhang,f.；ming,d.；guan,d.；ma,l.theoreticaldesign of core-shell 3d-metal nanoclusters for efficient hydrogen-evolvingreaction.energy fuels 2023,37(21),16781-16789.]表明ni是pt基催化剂的理想替代品。但是ni金属本身在碱金属中并没有表现出很好的催化活性。主要由于her催化活性不仅取决于δgh*，还取决于水分子转化为hads和oh-的解离能。[n.danilovic,r.subbaraman,d.strmcnik,k.c.chang,a.p.paulikas,v.r.stamenkovic and n.m.markovic,angew.chem.int.ed.,2012,51,12495-12498.]但ni与h的结合能比pt的结合能大，产生的h2分子难以从ni表面脱附，导致her动力学缓慢。因此，引入其他活性组分形成ni基异质结构，有利于优化ni的电子结构。ni(oh)2可以与羟基相互作用来促进水的解离。随后产生的氢中间体将吸附在附近的催化剂表面，并最终重组为分子氢从ni基表面溢出，从而降低其解离能。
4、与传统的粉体电催化剂相比，自支撑电催化剂颗粒不易团聚，其表面分散情况良好，并且活性催化成分在基体上的直接生长，可以在不使用nafion等粘结剂条件下防止催化剂从电极表面的脱落，同时减少粘结剂的成本支出，从而提高电催化剂的催化效率及降低成本。通常自支撑电催化剂采用泡沫镍、泡沫铜、泡沫铁等金属基体，其固有的金属不耐腐蚀的缺点及较高的生产成本导致其不是最佳自支撑基底。而c/c复合材料由于其高导电性、优良的物化稳定性常被应用于航空航天等领域，其作为电催化析氢自支撑基底还未见有报道，其表面存有不可避免的裂纹、孔洞、纤维断裂等缺陷，同时，碳/碳复合材料具有优异的物化稳定性，耐酸耐碱性能优良，可以作为自支撑基体长时间催化产氢，这对于电催化析氢是很有利的。瞬时扩散将有助于产生氢气的演化，从而增强催化反应。例如，纳米阵列构建了它们之间的空间。空间的存在使得水分子和氢气都容易发生转移。此外，纳米阵列可以提供大尺寸表面积，是结构中实现高活性的有利参数。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种ni/ni(oh)2-c/c自支撑电催化材料及其制备方法和应用，制备方法极为简便，绿色环保，原料成本低，所制备的电催化材料在碱性环境中电催化活性高，稳定性强。
2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
3、一种ni/ni(oh)2-c/c自支撑电催化材料的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤一、称取0.5～3mmol的镍源和2～4mmol硝酸钠将其混合均匀并研磨，装入聚四氟乙烯内衬中，加入150～180ml水搅拌至分散均匀；
5、步骤二、将步骤一的装有溶液的聚四氟乙烯内衬置于水热电解沉积设备中，首先对此体系添加反向电压，以经过高温预氧化的c/c基体为阳极，以高纯石墨块体为阴极，在沉积电压为1～30v、水热温度为70～180℃沉积10min～3h，得到oh--c/c基体；
6、步骤三、对步骤二的体系添加正向电压，以已经得到的oh--c/c基体为阴极，以高纯石墨块体为阳极，在沉积电压为1～30v、水热温度为70～180℃沉积10min～3h，得到ni/ni(oh)2-c/c自支撑电催化材料。
7、本发明还具有以下技术特征：
8、优选的，所述的镍源包括六水合二氯化镍、乙酰丙酮镍、四水合乙酸镍和六水合硝酸镍中的任一种。
9、优选的，所述的步骤一中所述的搅拌为置于磁力搅拌器上，室温搅拌1～2h。
10、优选的，所述的聚四氟乙烯内衬的填充比为55％～67％。
11、本发明还保护一种如上所述的方法制备的ni/ni(oh)2-c/c自支撑电催化材料及其在碱性环境电催化析氢中的应用，所制备的ni/ni(oh)2-c/c自支撑电催化材料的形貌为ni/ni(oh)2呈3d珊瑚状生长在c/c复合材料自支撑基底上。
12、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
13、本发明通过一步水热电解沉积在c/c复合材料表面制备的3d珊瑚状ni/ni(oh)2自支撑电催化材料，将ni双金属与ni(oh)2复合，导电性高、原料成本低，双组分协同作用，表现出优异的电催化析氢性能，且制备过程简单，条件易于控制，得到的催化剂活性成分与基体的结合性高，可以达到良好的稳定性。
1.一种ni/ni(oh)2-c/c自支撑电催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的ni/ni(oh)2-c/c自支撑电催化材料的制备方法，其特征在于，所述的镍源包括六水合二氯化镍、乙酰丙酮镍、四水合乙酸镍和六水合硝酸镍中的任一种。
3.如权利要求1所述的ni/ni(oh)2-c/c自支撑电催化材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中所述的搅拌为置于磁力搅拌器上，室温搅拌1～2h。
4.如权利要求1所述的ni/ni(oh)2-c/c自支撑电催化材料的制备方法，其特征在于，所述的聚四氟乙烯内衬的填充比为55％～67％。
5.一种如权利要求1至4中任一项所述的方法制备的ni/ni(oh)2-c/c自支撑电催化材料，其特征在于，ni/ni(oh)2呈3d珊瑚状生长在c/c复合材料自支撑基底上。
6.一种如权利要求5所述的ni/ni(oh)2-c/c自支撑电催化材料在碱性环境电催化析氢中的应用。
