[发明专利]一种复合纳米材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种复合纳米材料及其制备方法。

背景技术

氢能是一项重要的新能源，是一种高效清洁的二次能源，其具有许多独特的优点，如：燃烧热值高，每千克氢燃烧后能释放出142.35千焦的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍；其燃烧产物为水，清洁无污染；资源丰富；适用范围广，贮氢燃料电池既可用于汽车、飞机、宇宙飞船，又可用于其他场合供能。

虽然氢是地球上含量最丰富的元素，但自然氢的存在极少，因此必须将含氢物质分解后方能得到氢气，其中电解水制氢是氢能制造业重要的反应过程，而制备性能优异且绿色廉价的电极催化剂是该领域的重要研究课题之一。目前，高效的析氢反应催化剂多为含有贵金属（如铂）的材料，成本较高，而非贵金属析氢反应催化剂较少，且存在制备困难、成本较高或性能不够优异等缺点。

英国《材料化学杂志》（Journal of Material Chemistry，2012年22期13662页）报道了一种NiSe纳米纤维聚集体析氢反应催化剂，其采用四水合醋酸镍与亚硒酸钠作为前驱体，二乙烯三胺、水合肼与去离子水作为混合溶剂，利用一步溶剂热法制备出海胆状的由NiSe纳米纤维作为构筑单元的聚集体，该聚集体具有较优异的析氢反应催化活性，在酸性条件下催化析氢反应的Tafel斜率为64mV/decade，阴极起始电压约为0.16V，Nyquist曲线实轴截距约为5.8Ω。

美国《纳米快报》（Nano Letters，2011年11期4168页）报道了一种MoO₃/MoS₂核壳结构纳米线析氢反应催化剂，其利用化学气相沉积法制备出一种MoO₃/MoS₂核壳结构纳米线阵列，该材料在酸性条件下催化析氢反应的Tafel斜率为50~60mV/decade。

美国《ACS催化》（ACS Catalysis，2012年2期1916页）报道了一种无定形MoS₂析氢反应催化材料，其利用湿化学法制备出一种无定形纳米结构的MoS₂材料，该材料在酸性条件下催化析氢反应的Tafel斜率为60mV/decade。

《美国化学会会志》（Journal of the American Society，2011年133期7299页）报道了一种MoS₂/石墨烯复合析氢反应催化剂，其采用（NH₄）₂MoS₄与还原氧化石墨烯作为前驱体，水合肼与N，N-二甲基甲酰胺作为溶剂，利用溶剂热法将MoS₂纳米颗粒负载在还原氧化石墨烯片层上，其催化活性位点是MoS₂，还原氧化石墨烯起到协同增强和稳定的作用，在酸性环境下催化析氢反应的Tafel斜率为41mV/decade，阴极起始电压约为0.08V，其催化活性还有待提高。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种复合纳米材料及其制备方法，该复合纳米材料催化活性较高。

本发明提供了一种复合纳米材料，包括CoSe₂纳米带与负载在其上的Ni纳米粒子。

优选的，所述CoSe₂纳米带的宽度为100~500nm。

优选的，所述Ni纳米粒子的粒径为10~20nm。

优选的，所述复合纳米材料中，所述Ni纳米粒子与CoSe₂纳米带不接触的部分覆盖有Ni氧化物壳层。

本发明还提供了一种复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

A）将钴盐、亚硒酸钠、胺类溶剂与水混合，加热反应后，得到CoSe₂纳米带；

B）将所述CoSe₂纳米带、乙酰丙酮镍与溶剂混合，加热反应，得到复合纳米材料。

优选的，所述钴盐选自醋酸钴、一水合醋酸钴、硝酸钴、碳酸钴和硫酸钴中的一种或多种。

优选的，所述胺类溶剂选自二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺中的一种或多种。

优选的，所述胺类溶剂与水的体积比为（1.8~2.2）：1。

优选的，所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。

优选的，所述步骤B还包括：

将所述复合纳米材料进行氧化处理。