[發明專利]一種高效二硒化鈷/鎢酸鈷復合電催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201910349799.8
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN110038599B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 聶祝平;黃然;丁偉偉;周伯昕
• 申請（專利權）人: 浙江大學臺州研究院
• 主分類號: B01J27/057
• 分類號: B01J27/057;B01J35/00
• 代理公司: 臺州市南方商標專利代理有限公司 33225
• 代理人: 白家駒

本發明公開了一種高效二硒化鈷/鎢酸鈷復合電催化劑的制備方法，由兩步轉換法合成，反應條件溫和，操作簡單，原料綠色，成本低，產品制備周期短，并且重復性好。本發明利用兩步水熱法低溫合成二硒化鈷/鎢酸鈷復合電催化劑，水熱法具有能耗低、產率高、產物純度高、反應條件可控、適用性廣等優點。本發明制備的二硒化鈷/鎢酸鈷復合電催化劑不容易堆積和團聚，大大提高有效比表面積，二硒化鈷/鎢酸鈷復合電催化活性較單一的鎢酸鈷有顯著提高。

技術領域

本發明涉及一種高效二硒化鈷/鎢酸鈷復合電催化劑的制備方法。

背景技術

電催化是使電極、電解質界面上的電荷轉移來加速反應的一種催化作用，是涉及電化學、表面科學、材料科學等眾多科學分支的交叉學科。近年來，電催化廣泛應用于分析、生物、環境保護、能源轉換與儲存等領域中。

電解水反應主要包括陰極析氫和陽極析氧兩個半反應，其中電解水的效率由4電子陽極析氧反應決定，高效率的陽極析氧反應催化劑可以提高電解水的催化效率。

電催化陽極氧化技術雖具有處理效率高、操作簡便易實現自動化、環境兼容性好等優點，但是目前該技術在國內外仍處于開拓階段，要實現其工業化，還有許多工作要做，其中最主要的就是研制新型電極材料，提高電流效率和催化活性。

金、銀、鉑、鈀、銥等貴金屬具有抗氧化、抗腐蝕、過電壓低、不鈍化等性能，作為陽極析氧反應催化劑，催化活性很高，但是它們價格比較昂貴；而貴金屬氧化物在堿性介質中比較容易腐蝕，這在一定程度上限制了它們作為析氧陽電極催化劑的應用。于是研究工作者開發各種新型電極材料，目前主要包括尖晶石型氧化物和鈣鈦礦型過渡金屬氧化物以及它們的衍生物、層狀雙金屬氫氧化物、碳基非金屬催化劑，以及一些過渡金屬絡合物等。

鎢酸鈷屬于二價過渡金屬鎢酸鹽，化學式為CoWO₄，具有穩定的化學性質。由于其獨特的光學、電學等性質，近幾年，鎢酸鈷陸續被報道可以作為耐腐蝕電極、光電陽極以及陽極析氧電催化劑。

二硒化鈷是一種無機化合物，化學式為CoSe₂，是具有黃鐵礦結構的黑色固體。近年來，二硒化鈷已經被證實在電催化領域有較高的活性，然而受制備條件的限制，因此二硒化鈷作為電催化陽極材料的應用并不廣泛。

發明內容

本發明的目的是為了解決單一鎢酸鈷催化劑活性不高的技術問題。

為了解決上述技術問題，一方面，本發明提供一種高效二硒化鈷/鎢酸鈷復合電催化劑，包括鎢酸鈷和二硒化鈷，其中所述二硒化鈷由鎢酸鈷轉換而來。其電催化活性在相同電勢下較單一的鎢酸鈷顯著提高。

另一方面，本發明提供一種高效二硒化鈷/鎢酸鈷復合電催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)1mmol六水合氯化鈷溶于20mL水形成溶液，標為A，1mmol二水合鎢酸鈉溶于20mL水中形成透明溶液，標為B；B加入A中，形成紫色懸濁液，攪拌15分鐘混合均勻；

(2)將上述步驟(1)的紫色懸濁液轉移到洗凈并烘干的V＝50mL的高壓反應釜聚四氟乙烯內膽，再加入0.5mL氨水，繼續攪拌15min后取出磁子；

(3)將上述步驟(2)的反應釜旋緊密封好后放入電熱恒溫鼓風干燥箱中，在180℃下反應12小時；反應結束后自然冷卻至室溫，將產物取出；分別用高純水和無水乙醇洗滌數次，將離心洗干凈的產物置于真空干燥箱中干燥，得到產物CoWO₄，命名為Sample1；

(4)向洗凈并烘干的V＝50mL的高壓反應釜聚四氟乙烯內膽中加入40mL的N,N二甲基甲酰胺溶劑，然后稱取7.5mmol的氫氧化鈉攪拌溶解；

(5)待上述步驟(4)氫氧化鈉完全溶解之后加入3.75mmol硒粉繼續攪拌溶解；

(6)待硒粉溶解之后，加入0.8毫升質量分數85％的水合肼繼續攪拌混合均勻；