[發明專利]一種Au原子修飾的CoSe2

有效

• 申請號: 201710708676.X
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107321368B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 趙旭;邢雨林;盧思成;趙良鏞;曾杰
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學先進技術研究院
• 主分類號: B01J27/057
• 分類號: B01J27/057;C25B1/04
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 楊霞;翟攀攀

本發明公開了一種Au原子修飾的CoSe₂納米帶，其為二維層狀結構，其層間距為1.0nm，平均寬度為40?500nm。單分散的Au原子在所述CoSe₂納米帶表面均勻分布。本發明還公開了上述Au原子修飾的CoSe₂納米帶的制備方法，包括如下步驟：將氯金酸水溶液滴加入CoSe₂納米帶乙醇溶液中，滴加過程中持續攪拌，得到Au原子修飾的CoSe₂納米帶溶液；將Au原子修飾的CoSe₂納米帶溶液離心，洗滌，干燥得到Au原子修飾的CoSe₂納米帶。本發明還公開了上述Au原子修飾的CoSe₂納米帶在電解水析氧反應過程中作為催化劑的應用。

技術領域

本發明涉及二維納米材料技術領域，尤其涉及一種Au原子修飾的CoSe₂納米帶及其制備方法和應用。

背景技術

面對傳統能源資源的大量消耗與環境污染問題，新型可再生清潔能源愈發受到關注。氫能源以其持續、燃燒值高、導熱性好等優勢在新能源領域具有巨大的發展潛力。作為氫氣來源的一類重要工業形式，電催化分解水制氫的反應進程卻受限于陽極析氧反應較高的反應壁壘，其大規模應用同時受制于氧化銥和氧化釕等貴金屬商用催化劑高昂的成本。因此，設計具有低成本高效的電解水析氧反應催化劑對于氫能大規模制備具有極為重要的意義。

近年來，隨著二維納米材料制備技術的發展，異質結構設計的二維納米材料在能源催化領域受到研究者的廣泛關注。通過特定的異質結構設計，可以實現對催化劑原子結構與電子結構的調控，調節反應中間物質在催化劑表面的結合與釋放動力學過程，從而得到經濟高效的電解水析氧反應催化劑。

作為一類重要的二維納米材料，二維CoSe₂納米帶以其良好的導電性與結構穩定性，獨特的電子結構以及大量暴露的活性位點在能源催化領域具有獨特的優勢。因此，探究如何通過對二維CoSe₂納米帶進行異質結構設計實現其電解水析氧反應活性的提升具有非常重要的意義。

然而，目前在二維納米材料的異質結構設計與性能調控方面仍有很多亟待解決的問題。例如，《材料化學》(Chemistry of Materials 27.5702-5711,2015)報道了在碳布上生長β-Ni(OH)₂納米片作為異質結構提升電解水析氧性能的方法，但在催化過程中，碳材料極易受到水電解析出的氧原子的刻蝕，催化劑結構的長期穩定性受到很大影響。而生長β-Ni(OH)₂納米片所需的高溫高壓的反應條件也極大的限制了催化劑的大規模制備?！禨mall》(Small 11.182-188,2015)報道了在CoSe₂納米帶上生長CeO₂納米顆粒得到異質結構的方法，雖然催化劑的電解水析氧性能得到了顯著提升，然而，用于生長CeO₂納米顆粒的反應條件苛刻，需要高溫(278℃)以及氮氣氛圍保護，使得反應成本很高，不利于大規模制備。到目前為止，尚未有文獻報道在常溫常壓空氣條件下簡單快速制備出結構完整并具有優異催化性能的CoSe₂異質結構催化劑的方法。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種Au原子修飾的CoSe₂納米帶及其制備方法和應用，通過獨特的微量金原子修飾的方法，在保證CoSe₂納米帶結構完整性與鈷活性位點充分暴露的前提條件下，利用修飾的Au原子極大地提升了其在電解水析氧催化反應中的活性；通過在常溫常壓空氣條件下設計合成單原子修飾的Au原子修飾的CoSe₂納米帶，將更好的發揮其結構效應優勢并展示出大規模工業應用的潛能。

本發明提出的一種Au原子修飾的CoSe₂納米帶，所述Au原子修飾的CoSe₂納米帶為二維層狀結構，其層間距為1.0nm，平均寬度為40-500nm。