[發明專利]一種鎳鐵聯硒化合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810645630.2
• 申請日: 2018-06-21
• 公開（公告）號: CN108823591B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 張璋;胡先標;程鵬飛;周青偉;蘇紹強;王新
• 申請（專利權）人: 肇慶市華師大光電產業研究院
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B11/054;C25B11/075;C25B11/031;C25B11/061;C25D9/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任重

本發明提供了一種鎳鐵聯硒化合物及其制備方法和應用，該鎳鐵聯硒化合物為多面體納米晶體，化學式為Ni_xFe_1?xSe₂，其中X的取值為0.5。本發明通過電沉積法在泡沫鎳基底上制備得到Ni₂Fe(OH)₇化合物，與傳統使用水熱方法所需時間相比，反應時間只需數百秒，大大縮短反應時間，制備過程簡單易行，可大面積制備，可以一次性制備出覆蓋Ni₂Fe(OH)₇化合物的基底，再通過溶劑熱硒化法將泡沫鎳硒化得到鎳鐵聯硒化合物，該化合物顯示出良好的產氫以及產氧性能。

技術領域

本發明涉及電催化納米材料領域，更具體地，涉及一種鎳鐵聯硒化合物及其制備方法和應用。

背景技術

在21世紀，氫氣被認為是最有前途及最清潔的可再生能源之一。作為一種產生氫氣的途徑，電化學分解水得到廣泛的研究，但是大規模地將水通過電化學的方式分解成氫氣和氧氣由于其整個過程的低效率而受到極大地阻礙，電化學分解水的效率直接依賴于電催化劑的性質，因此電催化劑在發展高效電化學分解水過程中扮演著十分重要的角色。對于產氫反應，使用最為廣泛的催化劑是包括鉑以及鉑基材料的一類貴重金屬，它們往往在很低的過電勢時就擁有極高的電流密度。而產氧反應由于四電子轉移過程比產氫反應更加復雜，這一過程受到固有的遲滯運動的影響，導致大的過電勢出現，并且降低電化學分解水的整體效率，最有效的產氧催化劑主要是包括貴金屬(銥和釕)和貴金屬化合物，二氧化釕(RuO₂)作為一種優良的產氧催化劑，在堿性溶液中具有比較低的起始電勢。但是貴金屬及其化合物催化劑由于其稀缺性及高成本極大地阻礙了其廣泛的商業化應用，因此，發展儲量豐富、環境友好以及高催化效率的低成本非貴金屬電催化劑仍然是一個極大的挑戰。

在過去數十年中，大量的努力被用于發展高效率的產氫以及產氧催化劑，例如將鈣鈦礦和過渡金屬氫氧化物/氧化物用于產氧反應，將金屬化合物(MoS₂，WS₂，Ni₃S₂等)用于產氫反應，并取得了極大的進步。然而將兩個電極反應集中到一個電解槽中用于實際應用是非常困難的，因為這些催化劑的穩定性以及活性在廣泛的PH值范圍內是難以匹配的。比如，二硫化鉬(MoS₂)在酸性溶液中可以很好的產氫，但是在堿性電解液中表現不佳；另一方面，某些催化劑如鐵，鈷，鎳(Fe，Co，Ni)基層狀雙金屬氫氧化物在堿性電解液中表現出良好的產氧性能，而在相同的電解液中卻幾乎沒有產氫活性。

所以，發展在相同的電解液中可以同時進行產氫以及產氧的高活性催化劑是十分有必要的。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有電催化劑難以同時實現產氫和產氧催化穩定性和催化活性的缺陷和不足，提供一種鎳鐵聯硒化合物，鎳鐵聯硒化合物對同一電解液的產氫和產氧反應都有很好的催化活性和穩定性。

本發明的目的是提供一種鎳鐵聯硒化合物的制備方法。

本發明上述目的通過以下技術方案實現：

一種鎳鐵聯硒化合物，所述鎳鐵聯硒化合物為多面體納米晶體，化學式為Ni_xFe_1-xSe₂，其中X的取值為0.25~0.75。

本發明的鎳鐵聯硒化合物 為多面體納米晶體結構，優選正八面體結構，多面體納米晶體結構通過增加結晶性，暴露出更多具有催化活性的晶面，從而提高催化性能。

優選地，X的取值為0.5。通過改變鎳與鐵之間的含量比可以提高同一電解液中同時產氫和產氧的催化活性，當它們的比例為1:1時，產氫與產氧性能最優。