[發(fā)明專利]一種非晶硼酸鈷-單硒化鎳@泡沫鎳的復(fù)合物、制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010501000.5
• 申請(qǐng)日: 2020-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN111672520B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴正飛;梁婷婷;張明真;劉耀達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/057
• 分類號(hào): B01J27/057;B01J37/02;B01J37/16;B01J37/08;C25B11/054;C25B11/091;C25B11/061;C25B1/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發(fā)明公開了一種非晶硼酸鈷?單硒化鎳@泡沫鎳的復(fù)合物、制備方法及應(yīng)用，屬于納米材料制備領(lǐng)域。本發(fā)明的非晶硼酸鈷?單硒化鎳@泡沫鎳的復(fù)合物，在非晶態(tài)硼酸鈷中，電子從B反向轉(zhuǎn)移到Co，從而Co的d帶軌道被填滿，能夠提供大量的活性位點(diǎn)，且它的短程有序性使得在水分解反應(yīng)過程中反應(yīng)物能夠在各個(gè)方向移動(dòng)，有助于提高反應(yīng)的靈活性；單硒化鎳和非晶硼酸鈷協(xié)同作用，使之不僅僅能夠在堿性電解液中作為催化劑催化全分解水過程，而且能夠在酸性及中性電解液中同時(shí)進(jìn)行催化析氫和析氧。本發(fā)明的復(fù)合物的應(yīng)用，在酸性、堿性及中性電解液中均具有優(yōu)異的析氫和析氧雙重電催化性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料制備領(lǐng)域，尤其是一種非晶硼酸鈷-單硒化鎳@泡沫鎳的復(fù)合物、制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

減少化石燃料的消耗和開發(fā)環(huán)境友好型能源已成為這個(gè)時(shí)代的國際熱點(diǎn)問題。氫具有高能量、清潔燃燒產(chǎn)物和可再生性，是碳基燃料的理想替代能源。在過去的幾十年里，全球科學(xué)界用不同的方法研究了水分子分裂生成氫(H₂)的反應(yīng)。然而，傳統(tǒng)的工業(yè)制氫方法存在許多問題，諸如低純度和溫室氣體的釋放。基于此，通過環(huán)保的水裂解的方式制氫是更清潔有效的方式，如電催化，熱催化，光催化。其中，電催化水分解是一種方便的方法，而且可以作為間歇能源與風(fēng)能、太陽能相結(jié)合。然而，目前電催化的最大障礙是貴金屬的使用，如鉑、鈀、釕、銥等，高昂的成本嚴(yán)重制約了催化制氫的發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用。現(xiàn)階段，以儲(chǔ)量豐富的電催化劑取代貴金屬是目前比較常用的策略，但要達(dá)到與貴金屬相當(dāng)?shù)拇呋阅苋允且粋€(gè)挑戰(zhàn)。

在非貴金屬族中，過渡金屬硼酸鹽是重要的一類。近年來，過渡金屬硼酸鹽及其衍生物因其價(jià)格低廉、具有良好的物化性質(zhì)和穩(wěn)定性而受到廣泛關(guān)注。例如，中國專利CN120950009A公開了一種負(fù)載型硼酸鈷催化劑及其制備方法，指出將氧化鈦載體用敏化劑溶液進(jìn)行敏化處理后，采用化學(xué)鍍?nèi)芤哼M(jìn)行化學(xué)鍍進(jìn)而得到CoB/Ag-TiO₂催化劑，該催化劑對(duì)于硼氫化鈉水解產(chǎn)氫反應(yīng)具有高催化活性和循環(huán)穩(wěn)定性。但是該方法工藝復(fù)雜，制備過程涉及貴金屬銀和毒性較強(qiáng)的甲醛溶液，其生產(chǎn)成本和生產(chǎn)過程的安全性需要進(jìn)一步的提升。

此外，過渡金屬硒化物及其衍生物因其極大的催化分解水的潛力而被廣泛研究。例如中國專利CN 107262118A公開了一種三維電解水陽極析氧催化劑Fe-NiSe/泡沫鎳的制備方法，指出通過自組裝的方式能夠避免使用不利于導(dǎo)電性的聚合物粘結(jié)劑，且三維結(jié)構(gòu)有利于所產(chǎn)生的氧氣釋放。但是該催化劑僅僅能夠在堿性條件下進(jìn)行催化析氧，而目前，在酸性及中性電解液中進(jìn)行水分解是催化水分解領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的電催化劑酸性及中性電解液中進(jìn)行水分解性能極差的缺點(diǎn)，提供一種非晶硼酸鈷-單硒化鎳@泡沫鎳的復(fù)合物、制備方法及應(yīng)用。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種非晶硼酸鈷-單硒化鎳@泡沫鎳的復(fù)合物，泡沫鎳的表面負(fù)載有單硒化鎳層，單硒化鎳層上負(fù)載有非晶硼酸鈷納米片。

進(jìn)一步的，所述泡沫鎳的面密度為280-420g/m²。

本發(fā)明的非晶硼酸鈷-單硒化鎳@泡沫鎳的復(fù)合物，在電催化分解水中作為電催化劑催化析氫；

所用電解液為酸性、堿性或中性。

本發(fā)明的非晶硼酸鈷-單硒化鎳@泡沫鎳的復(fù)合物，在電催化分解水中作為電催化劑催化析氧；

所用電解液為酸性、堿性或中性。

本發(fā)明的非晶硼酸鈷-單硒化鎳@泡沫鎳的復(fù)合物，在電催化全解水中作為電催化劑同時(shí)催化析氫和析氧；

所用電解液為酸性、堿性或中性。

一種非晶硼酸鈷-單硒化鎳@泡沫鎳的復(fù)合物的制備方法，包括以下步驟：