[發明專利]一種鈷硒化合物納米管@泡沫鎳復合陣列材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810653133.7
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108993545A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 王偉智;但德鑫;汪欣欣
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: B01J27/057
• 分類號: B01J27/057;C25B1/04;C25B11/06;B01J35/02
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 尹婷婷

本發明公開了一種鈷硒化合物納米管@泡沫鎳復合陣列材料及其制備方法和應用，首先將鈷鹽和尿素溶解于去離子水中，加入泡沫鎳，經水熱反應形成Co前驅體@泡沫鎳復合材料；再將硒源溶解到水合肼中，再與去離子水混合，然后將Co前驅體@泡沫鎳復合材料加入其中，經水熱反應得到Co₉Se₈納米管@泡沫鎳復合陣列材料。本發明采用的原材料及工藝設備簡單、制備成本低，產品收率高，所制備的復合材料是直接在導電性能良好的泡沫鎳基底上直接生長一維空心結構的Co₉Se₈納米管陣列，可直接作為電極材料應用于催化電解水析氫反應，表現出優異的催化性能，在電分解水制氫領域具有巨大潛在的應用價值。

技術領域

本發明涉及微納米材料制備技術領域，具體涉及一種鈷硒化合物納米管@泡沫鎳復合陣列材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著全球化石燃料消費量的不斷增加給人們帶來了非常嚴重的環境問題。例如霧霾，不斷變暖的全球氣候等都是化石燃料的長期和大量使用帶的影響。除此之外煤炭、天然氣和石油等化石燃料由于短時間內難以再生，也面臨著枯竭的問題。因此發展高效，清潔，可再生的能源成了二十一世紀科學界的當務之急。在各種可持續能源中，氫氣被認為是未來取代傳統化石燃料的最有希望的候選者之一。因為其具有很高的燃燒熱值，能源密度大而且燃燒后只生成水，所以是一種非常優秀的清潔能源。但是將氫氣作為能源應用到實際中時，還需要解決很多問題，其中如何能夠高效地制取氫氣就是一個瓶頸問題。

通過電解水制備氫氣可以在陰極產生純凈的氫氣，由于其制備條件簡單，溫和，原料易得等諸多優勢引起了人們極大的關注。然而，為了降低電解水過程陰極氫氣析出反應(HER)的過電勢，這需要高效的電催化劑來進行析氫反應，以降低過電勢，減少能耗，提高能源利用效率。電解水通常需要昂貴且地球儲量稀少的貴金屬(如Pt、Pd等)作為的催化劑，這制約了其大規模應用到工業化生產中去。因此制備催化能力較高的非貴金屬材料來催化加快析氫反應(HER)效率被廣泛研究。

近年來的研究表明，過渡金屬硫化物、硒化物和磷化物和氫的結合能與貴金屬相近，而且價格低廉、儲量豐富，是催化電解水析氫的理想材料。但是，塊體的過渡金屬硒化物的催化活性較低，而納米結構的過渡金屬硒化物則能表現出明顯的催化電解水析氫性能。將過渡金屬硒化物納米材料制備呈空心結構，可使材料具有更大的比表面積，增加催化活性位點，從而進一步提升材料的電化學性能。此外將具有催化電解水析氫性能的納米材料與導電基底直接結合在一起，制備出具有規整的陣列結構特點的復合材料，直接作為催化電解水析氫反應陰極電極，可以有效地優化催化劑的分散性，提高電子傳輸性能，從而提高材料的催化析氫反應的性能。

所以，尋找工藝簡單、成本低廉的方法，在導電基底上制備出空心結構過渡金屬硒化物納米材料，并直接作為電極應用于催化電解水析氫反應，是十分必要的，這將為電分解水制氫工藝的發展與應用提供更多的科學依據和技術支撐。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鈷硒化合物納米管@泡沫鎳復合陣列材料及其制備方法和應用，合成過程采用的原材料、設備及工藝簡單高效、成本低、且所合成得到的材料具有良好的電催化性能。

本發明提供的一種鈷硒化合物納米管@泡沫鎳復合陣列材料的制備方法，包括以下步驟：

一種鈷硒化合物納米管@泡沫鎳復合陣列材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

A、將鈷鹽和尿素溶解于去離子水中，將溶液移入反應釜中，放入泡沫鎳，將反應釜密閉，加熱反應；

B、反應結束，自然冷卻至室溫，取出泡沫鎳，洗滌、干燥，得到泡沫鎳負載鈷前驅體的產物：Co前驅體@泡沫鎳復合材料；

C、將硒源溶解到水合肼中得到混合液a，將混合液a與去離子水混合得到混合液b，將混合液b移入反應釜中，再放入步驟B中所得Co前驅體@泡沫鎳復合材料，將反應釜密閉，加熱反應；