弱酸盐层保护的析氧催化电极及其制备与用途、及提高析氧催化电极析氧反应稳定性的方法
阅读说明：本技术 弱酸盐层保护的析氧催化电极及其制备与用途、及提高析氧催化电极析氧反应稳定性的方法 (Oxygen evolution catalytic electrode protected by weak acid salt layer, preparation and application thereof, and method for improving stability of oxygen evolution reaction of oxygen evolution catalyt) 是由 邝允 张兴恒 孙晓明 于 2021-08-25 设计创作，主要内容包括：本发明属于无机材料合成技术领域以及电化学电解水技术领域,具体涉及一种析氧电极及其制备与用途,以及一种提高析氧电极析氧反应稳定性的方法。所述电极包括:载体和负载在所述载体上的析氧催化剂,所述电极的表面受弱酸盐层保护。本发明使用弱酸盐调控电解液的组分或者将弱酸盐溶液滴涂到析氧催化电极上,使弱酸盐离子在析氧催化剂表面附着,形成一层弱酸盐层。弱酸盐的水解作用会缓冲催化剂表面的pH变化,并通过配位作用稳定催化剂表层原子,抑制金属离子溶出,起到保护催化剂的结构和性能的作用,提高其在大电流长时间的工作条件下的稳定性。(The invention belongs to the technical field of inorganic material synthesis and the technical field of electrochemical water electrolysis, and particularly relates to an oxygen evolution electrode, preparation and application thereof, and a method for improving the stability of the oxygen evolution reaction of the oxygen evolution electrode. The electrode comprises a carrier and an oxygen evolution catalyst loaded on the carrier, and the surface of the electrode is protected by a weak acid salt layer. The invention uses weak acid salt to regulate and control the components of the electrolyte or coats the weak acid salt solution on the oxygen evolution catalytic electrode, so that weak acid salt ions are attached to the surface of the oxygen evolution catalyst to form a weak acid salt layer. The hydrolysis action of the weak acid salt can buffer the pH change of the surface of the catalyst, stabilize atoms on the surface layer of the catalyst through coordination action, inhibit the dissolution of metal ions, play a role in protecting the structure and performance of the catalyst and improve the stability of the catalyst under the working condition of large current for a long time.)
技术领域
本发明属于无机材料合成
技术领域
以及电化学电解水技术领域，具体涉及一种镍铁水滑石电极及其制备，与一种提高镍铁水滑石电极析氧反应稳定性的方法。背景技术
随着经济的快速发展和化石能源的日益枯竭，能源危机已经成为21世纪亟待解决的问题之一。其中，电解水由于其产物干净无污染的特点，对其研究也越来越多。电解水包括两个半反应，一个是析氢反应(HER)，一个是析氧反应(OER)。其中HER是两个电子反应，而OER是四个电子的反应，具有较慢的动力学过程，所以对OER催化电极的研究尤为重要。
在过去的研究中，镍铁水滑石拥有优于其他催化剂的碱性OER活性。但是由于在碱性环境电解的过程中，不断消耗氢氧根离子，会在电极表面引起局部的pH的变化，甚至让局部环境显酸性，破坏镍铁水滑石结构，从而使其活性大幅度下滑。所以提高镍铁水滑石的稳定性，对电解水OER催化剂的发展有着极其重要的作用。
为了解决以上问题，提出本发明。
发明内容
本发明提供一种弱酸盐层保护的析氧催化电极，所述电极包括:析氧催化电极基体和析氧催化电极基体表面的弱酸盐层。
优选地，所述析氧催化电极基体包括：载体和负载在载体上的催化剂。催化剂氢氧化物、硫化物或磷化物、硒化物、氧化物中的一种或几种。
优选地，所述催化剂选自：金属、氢氧化物、硫化物、磷化物、金属硒化物、金属氧化物中的一种或几种；
优选地，所述载体选自：泡沫镍、泡沫镍铁、泡沫钴、泡沫铁、镍网、不锈钢网、泡沫钛、钛网、钛毡、碳纸、碳布中的一种或几种。
优选地，所述析氧催化电极基体包括:泡沫镍基底和负载在所述泡沫镍基底上的具有纳米片阵列结构的镍铁水滑石。
优选地，所述弱酸盐层包括：磷酸盐层、次磷酸盐层、碳酸盐层、钨酸盐层、钼酸盐层、硼酸盐层、乙酸盐层、亚硫酸盐层、硫代硫酸盐层中的一种或者几种。
本发明第二方面提供一种弱酸盐层保护的析氧催化电极的制备方法，包括以下步骤：
取0.01-2.0mol/L的弱酸盐溶液滴涂到析氧催化电极基体上以在其表面沉积弱酸盐层，在室温下晾干，即得到弱酸盐层保护的析氧催化电极；
该弱酸盐层保护的析氧催化电极的表面具有弱酸盐层。
优选地，所述析氧催化电极基体包括：载体和负载在载体上的催化剂。所述催化剂选自：金属、氢氧化物、硫化物、磷化物、硒化物、氧化物中的一种或几种。所述载体选自：泡沫镍、泡沫镍铁、泡沫钴、泡沫铁、镍网、不锈钢网、泡沫钛、钛网、钛毡、碳纸、碳布中的一种或几种。
或者所述析氧催化电极基体包括:泡沫镍基底和负载在所述泡沫镍基底上的具有纳米片阵列结构的镍铁水滑石。
当然，本发明的载体可以使用任何合适的催化剂载体，负载在载体上的催化剂可以选用任何合适的用于催化析氧反应的催化剂。
优选地，析氧催化电极基体包括：泡沫镍基底和负载在所述泡沫镍基底上的具有纳米片阵列结构的镍铁水滑石。
析氧催化电极基体可以是按照本发明的方法制备的，也可以是根据现有方法制备的。
本发明第三方面提供一种弱酸盐层保护的析氧催化电极的制备方法，其包括以下步骤：
将析氧催化电极基体在弱酸盐与碱的混合溶液中，进行恒流充电测试以在其表面沉积弱酸盐层，即得到弱酸盐层保护的析氧催化电极；
该弱酸盐层保护的析氧催化电极的表面具有弱酸盐层；
所述的恒电流测试，电流为10～1000mA，测试时间为10min～3h。
优选地，所述析氧催化电极基体包括:泡沫镍基底和负载在所述泡沫镍基底上的具有纳米片阵列结构的镍铁水滑石；
所述析氧催化电极基体的制备方法包括以下步骤：
步骤1、将镍盐、铁盐溶解在去离子水中，得到镍盐，铁盐的电镀液；
步骤2、将泡沫镍固定在铂片电极夹上，浸入步骤1所述的电镀液中，利用电化学工作站三电极体系进行恒电位沉积；
其中，步骤1中所述镍盐为硝酸镍、氯化镍或硫酸镍中的一种或几种，铁盐为硝酸铁、氯化铁或硫酸铁中的一种或几种，所述镍盐与所述铁盐的摩尔比为1-6：1。
步骤2中，所述恒电位沉积的沉积电位为-2～0V，沉积时间为20～60min，反应温度为30～60℃。
优选地，所述弱酸盐与碱的混合溶液中，弱酸盐与碱的浓度比为1:2。
本发明第四方面提供一种提高析氧催化电极析氧反应稳定性的方法，析氧反应在电解池中进行，电解池的工作电极为析氧催化电极，电解液为：弱酸盐和碱的混合溶液。
优选地，所述弱酸盐与碱的混合溶液中，弱酸盐与碱的浓度比为0.01～10。
优选地，所述弱酸盐包括：硼酸盐、磷酸盐、碳酸盐、钨酸盐、钼酸盐、乙酸盐中的一种或者几种。
优选地，析氧催化电极为镍铁水滑石电极，所述镍铁水滑石电极包括：泡沫镍基底和负载在所述泡沫镍基底上的具有纳米片阵列结构的镍铁水滑石。
本发明的碱为氢氧化钾，氢氧化钠，氨水中的一种或几种。
本发明第五方面提供第一方面所述的弱酸盐层保护的析氧催化电极用于提高电极在碱性环境下析氧反应稳定性的用途。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明首次提出利用弱酸盐提高了析氧催化电极在碱性环境中的OER稳定性。析氧催化电极在OER过程中，会不断的消耗电极表面的氢氧根来产生氧气，会造成电极表面的pH值不断降低，析氧催化电极出现金属离子的溶出现象，破坏析氧催化电极的结构，影响其稳定性。本发明利用恒流充电过程使用弱酸盐调控电解液的组分或者将弱酸盐溶液滴涂到NiFe-LDH上，使弱酸盐离子在析氧催化电极表面附着，形成一层弱酸盐层。弱酸盐的水解作用会缓冲析氧催化电极表面的pH变化，并通过配位作用稳定催化剂表层原子，抑制金属离子溶出，起到保护催化剂的结构和性能的作用，提高其在大电流长时间的工作条件下的稳定性。
特别的，当析氧催化电极为镍铁水滑石电极时，镍铁水滑石表面吸附弱酸盐离子，不仅可以使铁离子维持在较低的价态，防止铁离子的溶出，而且可以提高铁氧键的结合能，使铁离子更加稳定，从而提高了电极稳定性。
2、本发明提高镍铁水滑石电极稳定性的方法简便，反应条件易于控制，反应过程、操作简单，成本低廉，并且本发明所用的原料储量丰富，对环境污染小。
附图说明
图1是对比例1镍铁水滑石电极的SEM图(a)以及实施例2在400mA cm-2的电流密度下镍铁水滑石电极在1M KOH与0.5M不同弱酸盐的混合溶液中测试100h后的SEM图。(b)1MKOH、(c)1M KOH+0.5M K2B4O7、(d)1M KOH+0.5M K3PO4、(e)1M KOH+0.5M K2CO3、(f)1M KOH+0.5M Na2WO4、(g)1M KOH+0.5M K2MoO4、(h)1M KOH+0.5M CH3COONa
图2是在400mA cm-2的电流密度下镍铁水滑石电极在1M KOH与0.5M不同弱酸盐的混合溶液中测试100h后的线性循环伏安曲线对比。(a)1M KOH、(b)1M KOH+0.5M K2B4O7、(c)1M KOH+0.5M K3PO4、(d)1M KOH+0.5M K2CO3
图3在400mA cm-2的电流密度下镍铁水滑石电极在1M KOH与0.5M不同弱酸盐的混合溶液中测试100h后的稳定性曲线。(a)1M KOH、(b)1M KOH+0.5M K2B4O7、(c)1M KOH+0.5MK3PO4、(d)1M KOH+0.5M K2CO3。
图4是在400mA cm-2的电流密度下镍铁水滑石电极在1M KOH与0.5M不同弱酸盐的混合溶液中测试100h后的线性循环伏安曲线对比。(a)1M KOH+0.5M K2MoO4、(b)1M KOH+0.5M CH3COONa、(c)1M KOH+0.5M Na2WO4。
图5在400mA cm-2的电流密度下镍铁水滑石电极在1M KOH与0.5M不同弱酸盐的混合溶液中测试100h后的稳定性曲线。(a)1M KOH+0.5M Na2WO4、(b)1M KOH+0.5M K2MoO4、(c)1M KOH+0.5M CH3COONa。
图6是不同弱酸盐处理后的镍铁水滑石电极在400mA cm-2的电流密度下，在1M KOH溶液中测试50h后的线性循环伏安曲线对比。(a)NiFe-LDH A、(b)NiFe-LDH B、(c)NiFe-LDHC、(d)NiFe-LDH D、(e)NiFe-LDH E、(f)NiFe-LDH F
图7是在400mA cm-2的电流密度下不同弱酸盐处理的镍铁水滑石电极在1M KOH溶液中测试50h后的稳定性曲线。(a)NiFe-LDH A、(b)NiFe-LDH B、(c)NiFe-LDH C、(d)NiFe-LDH D、(e)NiFe-LDH E、(f)NiFe-LDH F
图8是在400mA cm-2的电流密度下磷酸盐、硼酸盐、碳酸盐处理的硫化镍铁电极在1M KOH溶液中测试的稳定性曲线。
图9是在400mA cm-2的电流密度下磷酸盐、硼酸盐、碳酸盐处理的磷化镍铁电极在1M KOH溶液中测试的稳定性曲线。
图10是在400mA cm-2的电流密度下次磷酸盐处理的NiFe-LDH、磷化镍铁电极、硫化镍铁在1M KOH溶液中测试的稳定性曲线。
图11是在400mA cm-2的电流密度下亚硫酸盐处理的NiFe-LDH、磷化镍铁电极、硫化镍铁在1M KOH溶液中测试的稳定性曲线。
图12是在400mA cm-2的电流密度下硫代硫酸盐处理的NiFe-LDH、磷化镍铁电极、硫化镍铁在1M KOH溶液中测试的稳定性曲线。
图13在400mA cm-2的电流密度下镍铁水滑石电极分别在1M KOH+0.5M Na2SO3溶液、1M KOH+0.5M Na2S2O3溶液、1M KOH+0.5M NaH2PO2溶液中进行稳定测试测试100h后的稳定性曲线。
具体实施方式
下面对本发明通过实施例作进一步说明,但不仅限于本实施例。实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件以及手册中所述的条件,或按照制造厂商所建议的条件所用的通用设备、材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。以下实施例和对比例中所需要的原料均为市售。
本发明的蓝电电池测试系统，参比电极为汞氧化汞电极，对电极为铂片电极，工作电极为实施例中所述电极。
实施例1
本实施例提供电极前驱体的制备方法包括以下步骤：
步骤1：用乙醇和稀盐酸对泡沫镍进行清洗，除去泡沫镍表面的油和氧化物；
步骤2：将镍盐，铁盐溶解在去离子水中，得到镍盐，铁盐的电镀液；
步骤3：将步骤1中泡沫镍固定在铂片电极夹上，浸入步骤2所述的电镀液中，利用电化学工作站三电极体系进行恒电位沉积得到电极前驱体NiFe-LDH1。
其中，步骤2中所述镍盐为硝酸镍；所述铁盐为氯化铁，所述镍盐与所述铁盐的摩尔比为4：1。
步骤3所述的三电极体系，是以银氯化银电极为参比电极，铂片电极为对电极，以所述工作电极为工作电极组装在电解池中；步骤3所述的恒电位沉积，沉积电位为-1V，沉积时间为60min，反应温度为60℃。
制备电极前驱体NiFe-LDH2：
上述的步骤2中所述镍盐为硝酸镍；所述铁盐改为硝酸铁，所述镍盐与所述铁盐的摩尔比为3：1。步骤3所述的恒电位沉积，沉积电位为-1V，沉积时间为30min，反应温度为30℃,硝酸镍0.006M，硝酸铁0.018M，泡沫镍规格1*2cm。其他方法不变，得到电极前驱体NiFe-LDH2。
实施例2
硼酸盐处理：配置0.1mol/L的K2B4O7溶液，取1mL溶液滴涂到实施例1的电极前驱体NiFe-LDH1上，在室温下晾干，得到NiFe-LDH A。
磷酸盐处理：配置0.3mol/L的K3PO4溶液，取1mL溶液滴涂到实施例1的电极前驱体NiFe-LDH1上，在室温下晾干，得到NiFe-LDH B。
碳酸盐处理：配置1.2mol/L的K2CO3溶液，取1mL溶液滴涂到实施例1的电极前驱体NiFe-LDH1上，在室温下晾干，得到NiFe-LDH C。
钨酸盐处理：配置0.6mol/L的Na2WO4溶液，取1mL溶液滴涂到实施例1的电极前驱体NiFe-LDH2上，在室温下晾干，得到NiFe-LDH D。
钼酸盐处理：配置2mol/L的K2MoO4溶液，取1mL溶液滴涂到实施例1的电极前驱体NiFe-LDH2上，在室温下晾干，得到NiFe-LDH E。
乙酸盐处理：配置1.1mol/L的CH3COONa溶液，取1mL溶液滴涂到实施例1的电极前驱体NiFe-LDH2上，在室温下晾干，得到NiFe-LDH F。
应用例1
对实施例2的镍铁水滑石电极A-F(NiFe-LDH A～NiFe-LDH F)进行稳定性测试和OER性能测试。
测试方法如下：
1、利用电化学工作站搭建三电极体系，以汞氧化汞电极为参比电极，以铂片为对电极，以实施例2中的镍铁水滑石电极A、B、C、D、E、F分别为工作电极，利用线性循环伏安测试系统在1M KOH中进行OER性能测试。
2、利用蓝电电池测试系统，以汞氧化汞电极为参比电极，以铂片为对电极，以实施例2中的镍铁水滑石电极A、B、C、D、E、F分别为工作电极，利用恒电流测试系统，在1M KOH溶液中，400mA cm-2的电流密度下进行稳定性测试。
3、稳定性测试之后，利用电化学工作站搭建三电极体系，以汞氧化汞电极为参比电极，以铂片为对电极，以实施例2中的镍铁水滑石电极A、B、C、D、E、F分别为工作电极，利用线性循环伏安测试系统在1M KOH中进行OER性能测试。
测试结果表明：
利用弱酸盐对NiFe-LDH表面进行处理，得到了实施例2中所述的电极，对其进行了稳定性测试以及稳定性测试前后OER活性的对比。结果如图6，图7所示。经过弱酸盐处理后的NiFe-LDH在400mA cm-2的电流密度下可以连续稳工作50h，稳定性测试前后其OER催化活性不发生变化。证明将弱酸盐滴涂到NiFe-LDH表面的处理方法，可以保护NiFe-LDH的OER催化活性。
对比例1
本对比例直接使用实施例1的电极前驱体NiFe-LDH2在传统的碱性环境中进行稳定性测试，包括以下步骤：
步骤1：将制备的镍铁水滑石电极，利用电化学工作站在1M KOH溶液进行恒电流极化；
步骤2：将步骤1中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试其OER活性；
步骤3：将步骤2中所述电极，在1M KOH溶液中利用蓝电电池测试系统在400mA cm-2的电流密度下进行100h稳定性测试。
步骤4：将步骤3中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试稳定性测试后的OER活性。
对实施例1的电极前驱体NiFe-LDH2进行SEM表征。图1a为实施例1的电极前驱体NiFe-LDH2的SEM图像。
通过图1a可以看出在泡沫镍表面沉积的水滑石为纳米片阵列结构，这些结构均匀生长覆盖在泡沫镍上。
图1b为对比例1步骤3稳定性测试后的电极的SEM图像。图3a为对比例1步骤3稳定性测试曲线。图2a为对比例1步骤4的线性循环伏安曲线。
如图3a线所示，其电势变化在100mV左右。由电势变化可知，实施例1的电极前驱体NiFe-LDH2在1M KOH溶液中进行稳定性测试后，电极性能下降。
通过图2a线性循环伏安曲线可知，电极起峰电位向更大的电位方向移动，电极性能下降。
通过图1b看出电极表面片状结构被破坏，纳米片阵列结构大量消失，这可能是导致电极性能下降的原因。
实施例3
本发明直接使用实施例1的电极前驱体NiFe-LDH2在K2B4O7和KOH的混合溶液中进行稳定测试，包括以下步骤：
步骤1：将实施例1的电极前驱体NiFe-LDH2，利用电化学工作站在1M KOH溶液进行恒电流活化；
步骤2：将步骤1中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试其OER活性；
步骤3：稳定性测试：将步骤2中所述电极，在1M KOH+0.5M K2B4O7溶液中利用蓝电池测试系统在400mA cm-2的电流密度下进行100h测试；
步骤4：将步骤3中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试稳定性测试后的OER活性。
图1c为实施例3步骤3稳定性测试后的电极的SEM图像。通过图1c可以看出电极表面形貌依旧清晰，纳米片结构明显，阵列结构依然保持原样，证明硼酸盐对其结构起到了保护作用。
图3b为实施例3步骤3稳定性测试曲线。图2b为实施例3步骤4的线性循环伏安曲线。
通过稳定性测试曲线图3b以及线性循环伏安曲线图2b对电极的性能进行了表征，结果一致表明：在加入硼酸盐的溶液中经过稳定性测试后的电极，电压没有变化，析氧性能没有发生变化。而对比例1中实施例1的电极前驱体NiFe-LDH2在1M KOH溶液中进行稳定性测试后，电极性能下降。这证明硼酸盐具有保护水滑石析氧性能的作用。
实施例4
本实施例直接使用实施例1的电极前驱体NiFe-LDH2在K3PO4和KOH的混合溶液中进行稳定测试，包括以下步骤：
步骤1：将制备的镍铁水滑石电极，利用电化学工作站在1M KOH溶液进行恒电流活化；
步骤2：将步骤1中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试其OER活性；
步骤3：将步骤2中所述电极，在1M KOH+0.5M K3PO4溶液中利用蓝电池测试系统在400mA cm-2的电流密度下进行100h测试。
步骤4：将步骤3中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试稳定性测试后的OER活性。
图1d为实施例4步骤3稳定性测试后的电极的SEM图像。
通过图1d可以看出电极表面形貌依旧清晰，纳米片阵列会有较小程度的溶解，但是仍然保持较为完整的纳米片阵列结构，证明在含有磷酸盐的溶液中测试，减缓了纳米片阵列结构的溶解。
电极表面为吸附在NiFe-LDH表面的弱酸盐根离子，在电极表面形成弱酸盐层。
图3c为实施例4步骤3稳定性测试曲线。图2c为实施例4步骤4的线性循环伏安曲线。
图3c和图2c结果一致表明，相比较于在1M KOH中测试的电极，在加入磷酸盐的溶液中经过稳定性测试后，电压没有变化，析氧性能没有发生变化。证明磷酸盐具有保护水滑石析氧性能的作用。
实施例5
本实施例直接使用实施例1的电极前驱体NiFe-LDH2在K2CO3和KOH的混合溶液中进行稳定测试，包括以下步骤：
步骤1：将制备的镍铁水滑石电极，利用电化学工作站在1M KOH溶液进行恒电流活化；
步骤2：将步骤1中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试其OER活性；
步骤3：将步骤2中所述电极，在1M KOH+0.5M K2CO3溶液中利用蓝电池测试系统在400mA cm-2的电流密度下进行100h稳定性测试。
步骤4：将步骤3中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试稳定性测试后的OER活性。
图1e为实施例5步骤3稳定性测试后的电极的SEM图像。
通过图1e可以看出电极表面形貌依旧清晰，纳米片结构明显，阵列结构依然保持原样，证明碳酸盐对镍铁水滑石结构具有保护作用。
图3d为实施例5步骤3稳定性测试曲线。图2d为实施例5步骤4的线性循环伏安曲线。
图3d和图2d结果一致表明，相比较于在1M KOH中测试的电极，在加入碳酸盐的溶液中经过稳定性测试后，电压没有变化，析氧性能没有发生变化。证明碳酸盐具有保护水滑石析氧性能的作用。
实施例6
本实施例直接使用实施例1的电极前驱体NiFe-LDH2在Na2WO4和KOH的混合溶液中进行稳定测试，包括以下步骤：
步骤1：将制备的镍铁水滑石电极在电化学工作站上利用恒电流测试在1M KOH溶液中活化一段时间；
步骤2：将步骤1中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试其OER活性；
步骤3：将步骤2中所述电极，在1M KOH+0.5M Na2WO4溶液中利用蓝电池测试系统在400mA cm-2的电流密度下进行100h测试。
步骤4：将步骤3中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试稳定性测试后的OER活性。
图1f为实施例6步骤3稳定性测试后的电极的SEM图像。
通过图1f可以看出电极表面形貌依旧清晰，纳米片结构明显，依然保持纳米阵列结构，但是纳米片变厚，证明在钨酸盐对镍铁水滑石纳米阵列结构的保护作用，但是会出现纳米片变厚的现象。
图5a为实施例6步骤3稳定性测试曲线。图4c为实施例6步骤4的线性循环伏安曲线。
图5a、图4c结果一致表明，在加入钨酸盐的溶液中经过稳定性测试后，电压上升90mV左右，析氧性能出现较小程度的下降。相比较于在1M KOH中测试的电极，钨酸盐具有延缓水滑石析氧性能的作用。
实施例7
本实施例直接使用实施例1的电极前驱体NiFe-LDH1在Na2MoO4和KOH的混合溶液中进行稳定测试，包括以下步骤：
步骤1：将制备的镍铁水滑石电极在电化学工作站上利用恒电流测试在1M KOH溶液中活化一段时间；
步骤2：将步骤1中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试其OER活性；
步骤3：将步骤2中所述电极，在1M KOH+0.5M Na2MoO4的溶液中利用蓝电池测试系统在400mA cm-2的电流密度下进行100h测试。
步骤4：将步骤3中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试稳定性测试后的OER活性。
图1g为实施例7步骤3稳定性测试后的电极的SEM图像。
通过图1g可以看出电极表面形貌依旧清晰，纳米片结构明显，阵列结构依然保持原样，证明钼酸盐对镍铁水结构具有保护作用。
图5b为实施例7步骤3稳定性测试曲线。图4a为实施例7步骤4的线性循环伏安曲线。
通过稳定性测试曲线图5b以及线性循环伏安曲线图4a对其性能进行了表征，结果一致表明，相比较于在1M KOH中测试的电极，在加入钼酸盐的溶液中经过稳定性测试后，电压没有变化，析氧性能没有发生变化。证明钼酸盐具有保护水滑石析氧性能的作用。
实施例8
本实施例直接使用实施例1的电极前驱体NiFe-LDH1在CH3COONa和KOH的混合溶液中进行稳定测试，包括以下步骤：
步骤1：将制备的镍铁水滑石电极在电化学工作站上利用恒电流测试在1M KOH溶液中活化一段时间；
步骤2：将步骤1中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试其OER活性；
步骤3：将步骤2中所述电极，在1M KOH+0.5M CH3COONa溶液中利用蓝电池测试系统在400mA cm-2的电流密度下进行100h测试。
步骤4：将步骤3中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试稳定性测试后的OER活性。
图1h为实施例7步骤3稳定性测试后的电极的SEM图像。
通过图1h可以看出电极表面形貌依旧清晰，纳米片阵列结构依然保持原样，证明乙酸盐对镍铁水滑石纳米阵列结构的保护作用。
图5c为实施例8步骤3稳定性测试曲线。图4b为实施例8步骤4的线性循环伏安曲线。
通过稳定性测试曲线图5c以及线性循环伏安曲线图4b对其性能进行了表征，结果一致表明，相比较于在1M KOH中测试的电极，在加入乙酸盐的溶液中经过稳定性测试后，电压没有变化，析氧性能没有发生变化。证明乙酸盐具有保护水滑石析氧性能的作用。
实施例9
本实施例的硫化镍铁电极采用以下方法制备，
将实施例1的电极前驱体NiFe-LDH1进行硫化，采用气相沉积的方法，首先称量硫粉100mg放置于干净的瓷舟中，放置于管式炉上风口。将电极前驱体架放于另一个干净瓷舟之上，放置于管式炉下风口。将出气端软管接入装有饱和硫酸铜的洗气瓶，再通入装有水的洗气瓶中。通入高纯氩气20min进行炉管内空气排空操作。随后，调整气体流量控制器，保持氩气流量为80ml/min，待气流稳定后，启动加热。升温至400℃(升温速度为5℃/min)，保温2h后自然冷却至室温。使用实施例1的电极前驱体NiFe-LDH1电极进行磷化，
将实施例1的电极前驱体NiFe-LDH1进行磷化，采用气相沉积的方法，首先称量次亚磷酸钠50mg放置于干净的瓷舟中，放置管式炉上风口。将电极前驱体架放于另一个干净瓷舟之上，放置于管式炉下风口。将出气端软管接入装有饱和硫酸铜的洗气瓶，再通入装有水的洗气瓶中。通入高纯氩气20min进行炉管内空气排空操作。随后，调整气体流量控制器，保持氩气流量为80ml/min，待气流稳定后，启动加热。升温至400℃(升温速度为5℃/min)，保温2h后自然冷却至室温。
1)磷酸盐处理：
本实施例直接使用磷酸盐处理后(磷酸盐处理采用实施例2的碳酸盐处理的方法，仅仅将实施例1的电极替换为硫化镍铁和磷化镍铁电极)的硫化镍铁和磷化镍铁电极在1MKOH溶液中进行稳定测试，包括以下步骤：
步骤1：磷酸盐处理后的硫化镍铁和磷化镍铁电极在电化学工作站上利用恒电流测试在1M KOH溶液中活化一段时间；
步骤2：将步骤1中所述电极，在1M KOH溶液中利用蓝电池测试系统在400mA cm-2的电流密度下进行25h测试。
2)硼酸盐处理：
本实施例直接使用硼酸盐(硼酸盐处理采用实施例2硼酸盐处理的方法，仅仅将实施例1的电极替换为硫化镍铁和磷化镍铁电极)处理后的硫化镍铁和磷化镍铁电极在1MKOH溶液中进行稳定测试，包括以下步骤：
步骤1：硼酸盐处理后的硫化镍铁和磷化镍铁电极在电化学工作站上利用恒电流测试在1M KOH溶液中活化一段时间；
步骤2：将步骤1中所述电极，在1M KOH溶液中利用蓝电池测试系统在400mA cm-2的电流密度下进行25h测试。
3)碳酸盐处理：
本实施例直接使用碳酸盐处理(碳酸盐处理采用实施例2碳酸盐处理的方法，仅仅将实施例1的电极替换为硫化镍铁和磷化镍铁电极)后的硫化镍铁和磷化镍铁电极在1MKOH溶液中进行稳定测试，包括以下步骤：
步骤1：碳酸盐处理后的硫化镍铁和磷化镍铁电极在电化学工作站上利用恒电流测试在1M KOH溶液中活化一段时间；
步骤2：将步骤1中所述电极，在1M KOH溶液中利用蓝电池测试系统在400mA cm-2的电流密度下进行25h测试。
图8、9为实施例9步骤2稳定性测试曲线。通过稳定性测试曲线图8、9对其性能进行了表征，结果一致表明，相比较于在1M KOH中测试的电极，在经过磷酸盐、硼酸盐、碳酸盐处理后的硫化镍铁和磷化镍铁电极在1M KOH的溶液中经过稳定性测试后，析氧性能没有发生变化。证明弱酸盐层的方法同样适用于硫化物和磷化物电极。
实施例10
本实施例直接使用次磷酸盐处理后(次磷酸盐处理采用实施例2钼酸盐处理的方法)的电极前驱体NiFe-LDH1、实施例9的硫化镍铁、实施例9的磷化镍铁在1M KOH的溶液中进行稳定测试，包括以下步骤：
步骤1：将制备的电极在电化学工作站上利用恒电流测试在1M KOH溶液中活化一段时间；
步骤2：将步骤1中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试其OER活性；
步骤3：将步骤2中所述电极，在1M KOH溶液中利用蓝电池测试系统在400mA cm-2的电流密度下进行100h测试。
步骤4：将步骤3中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试稳定性测试后的OER活性。
通过稳定性测试曲线图10对其性能进行了表征，结果一致表明，相比较于在1MKOH中测试的电极，经过次磷酸盐处理后的NiFe-LDH、硫化镍铁、磷化镍铁电极在经过稳定性测试后，电压没有变化，析氧性能没有发生变化。证明次磷酸盐具有保护析氧电极析氧性能的作用。
实施例11
本实施例直接使用亚硫酸盐处理后(亚硫酸盐处理采用实施例2钨酸盐处理的方法)的电极前驱体NiFe-LDH1、实施例9的硫化镍铁、实施例9的磷化镍铁在1M KOH的溶液中进行稳定测试，包括以下步骤：
步骤1：将制备的电极在电化学工作站上利用恒电流测试在1M KOH溶液中活化一段时间；
步骤2：将步骤1中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试其OER活性；
步骤3：将步骤2中所述电极，在1M KOH溶液中利用蓝电池测试系统在400mA cm-2的电流密度下进行100h测试。
步骤4：将步骤3中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试稳定性测试后的OER活性。
通过稳定性测试曲线图11对其性能进行了表征，结果一致表明，相比较于在1MKOH中测试的电极，经过亚硫酸盐处理后的NiFe-LDH、硫化镍铁、磷化镍铁电极在经过稳定性测试后，电压没有变化，析氧性能没有发生变化。证明亚硫酸盐具有保护析氧电极析氧性能的作用。
实施例12
本实施例直接使用硫代硫酸盐处理后(亚硫酸盐处理采用实施例2的碳酸盐处理的方法)的电极前驱体NiFe-LDH1、硫化镍铁、磷化镍铁在1M KOH的溶液中进行稳定测试，包括以下步骤：
步骤1：将制备的电极在电化学工作站上利用恒电流测试在1M KOH溶液中活化一段时间；
步骤2：将步骤1中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试其OER活性；
步骤3：将步骤2中所述电极，在1M KOH溶液中利用蓝电池测试系统在400mA cm-2的电流密度下进行100h测试。
步骤4：将步骤3中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试稳定性测试后的OER活性。
通过稳定性测试曲线图12对其性能进行了表征，结果一致表明，相比较于在1MKOH中测试的电极，经过硫代硫酸盐处理后的NiFe-LDH、硫化镍铁、磷化镍铁电极经过稳定性测试后，电压没有变化，析氧性能没有发生变化。证明硫代硫酸盐具有保护析氧电极析氧性能的作用。
实施例13
本实施例直接使用实施例1的电极前驱体NiFe-LDH1分别在Na2SO3和KOH的混合溶液、Na2S2O3和KOH的混合溶液、NaH2PO2和KOH的混合溶液中进行稳定测试，包括以下步骤：
步骤1：将制备的镍铁水滑石电极在电化学工作站上利用恒电流测试在1M KOH溶液中活化一段时间；
步骤2：将步骤1中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试其OER活性；
步骤3：将步骤2中所述电极，分别在1M KOH+0.5M Na2SO3溶液、1M KOH+0.5MNa2S2O3溶液、1M KOH+0.5M NaH2PO2溶液中利用蓝电池测试系统在400mA cm-2的电流密度下进行100h测试。
步骤4：将步骤3中所述电极，在1M KOH溶液中进行线性伏安循环，测试稳定性测试后的OER活性。
通过稳定性测试曲线图13对其性能进行了表征，结果一致表明，相比较于在1MKOH中测试的电极，在Na2SO3和KOH的混合溶液、Na2S2O3和KOH的混合溶液、NaH2PO2和KOH的混合溶液的溶液中经过稳定性测试后，电压没有变化，析氧性能没有发生变化。证明亚硫酸盐、硫代硫酸盐、次磷酸盐具有保护水滑石析氧性能的作用。
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