[發明專利]一種硼團簇修飾的二硒化鈷/碳納米管復合材料及制備方法和應用

在審

• 申請號: 202111469861.0
• 申請日: 2021-12-03
• 公開（公告）號: CN114146714A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 武立立;張喜田;葉紅鳳;張明義;馬新志
• 申請（專利權）人: 哈爾濱師范大學
• 主分類號: B01J27/057
• 分類號: B01J27/057;B01J35/02;B82Y30/00;B82Y40/00;C25B1/04;C25B11/091
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 李紅媛

一種硼團簇修飾的二硒化鈷/碳納米管復合材料及制備方法和應用，它涉及一種碳納米管復合材料及制備方法和應用。本發明的目的是要解決現有電催化析氫催化劑成本高、穩定性差的問題。一種硼團簇修飾的二硒化鈷/碳納米管復合材料中硼團簇為含1個空位的3配位結構，均勻地分布于二硒化鈷和碳納米管之間，質量百分比為1％～20％。方法：一、制備溶液A；二、制備碳納米管溶液；三、制備反應液；四、水熱反應，得到硼團簇修飾的二硒化鈷/碳納米管復合材料。本發明獲得的硼團簇修飾的二硒化鈷/碳納米管復合材料應用于電催化析氫，法拉第效率可達97.67％。一種硼團簇修飾的二硒化鈷/碳納米管復合材料用于電催化析氫。

技術領域

本發明涉及一種碳納米管復合材料及制備方法和應用。

背景技術

能源和環境是人類社會可持續發展涉及的最主要問題。全球80％的能量需求來源于化石燃料，化石燃料的嚴重消耗和隨之而來的環境污染問題日益嚴重，最終必將導致化石燃料的枯竭。從化石燃料逐步轉向利用可持續發展無污染的非化石能源是發展的必然趨勢。因此，開發一種清潔的、可再生的新型清潔能源作為化石燃料替代品是當務之急。相比傳統的化石燃料(煤、石油和天然氣)，氫能具有清潔、高效和無污染的優勢，是非常理想的新型清潔能源之一。氫是理想的清潔能源之一也是重要的化工原料，受到世界各國廣泛的重視。由于地球的游離態氫單質含量相對很少，氫主要以其氧化物的形式(水)存在，氫氣的制備是其作為能源的前提。電解水制氫(HER)被認為是最有效的途徑、最清潔的方法。電解水制氫是實現工業化、廉價制備氫氣的重要手段。現階段所掌握的電解水制備氫氣的技術仍然不夠成熟，由于過高的析氫過電位，導致能耗較高，成本仍然太高。電催化劑析氫反應的簡寫是HER。是指通過電化學的方法使用催化劑產生氫氣。目前為止，貴金屬Pt基催化劑是析氫活性最好的催化劑。但它們儲量少、價格昂貴并且在使用過程中穩定性差，這些原因阻礙了電解水制氫在商業上的大規模應用。因此，研制出一種高效、低成本和穩定的電解水催化劑來代替Pt基催化劑是實現氫氣作為主要能源的關鍵問題。

發明內容

本發明的目的是要解決現有電催化析氫催化劑成本高、穩定性差的問題，而提供一種硼團簇修飾的二硒化鈷/碳納米管復合材料及制備方法和應用。

一種硼團簇修飾的二硒化鈷/碳納米管復合材料中硼團簇為含1個空位的3配位結構，均勻地分布于二硒化鈷和碳納米管之間，質量百分比為1％～20％；所述的二硒化鈷具有斜方晶系結構，質量百分比為60％～98％；二硒化鈷為顆粒狀形貌，均勻地包裹著碳納米管壁，粒徑尺寸小于100nm；碳納米管壁為1層～15層，直徑為2nm～30nm。

一種硼團簇修飾的二硒化鈷/碳納米管復合材料的制備方法，是按以下步驟完成的：

一、制備溶液A：

將Se和NaBH₄加入到去離子水中，攪拌，得到溶液A；

二、制備碳納米管溶液：

將碳納米管分散液加入到去離子水中，超聲分散，得到碳納米管溶液；

三、將碳納米管溶液和CoCl₂·6H₂O加入到溶液A中，攪拌，得到反應液；

四、將反應液轉移到聚四氟乙烯反應釜中，在190℃～210℃下水熱反應18h～20h，自然降至室溫，得到反應產物；使用去離子對反應產物進行洗滌，再真空干燥，得到硼團簇修飾的二硒化鈷/碳納米管復合材料。

一種硼團簇修飾的二硒化鈷/碳納米管復合材料用于電催化析氫。

本發明的優點：

一、本發明獲得的硼團簇修飾的二硒化鈷/碳納米管復合材料，方法簡單易行，工藝巧妙、綠色環保，加工設備價格低廉，成本低，有利于大規模工業化生產；