[发明专利]NiSe电催化材料及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井工程中的钻井液。更具体地，涉及一种用于深井、水平井和分支井等特殊井型的抗高温低粘高切油包水钻井液。本发明涉及不同形态的NiSe材料的合成，并深入研究材料在染料敏化太阳能电池对电极中的应用。

背景技术

染料敏化太阳能电池(DSSCs),由于较低的成本和较高的光电转换效率(PCE)已经被广泛研究。过去的20年，在效率、再现性和稳定性的研究中，DSSCs已取得了巨大的进步。通常，DSSCs是由吸附有染料的TiO₂光阳极、对电极(CE)和I₃^-/I^–氧化还原电对组成。重要的是,所有电池组件的优化对于DSSCs的良好性能都是必要的。CE是DSSCs一个关键组成部分，具有(1)催化剂使氧化还原电对再生和(2)从外电路收集电子并将电子传输给电解质中的氧化态组分。CE材料应具备高催化活性和导电性两大优势。通常，Pt沉积在FTO导电玻璃作CE，Pt作为催化剂和FTO为电子收集器。Pt已经被证明是一个优秀的CE催化剂，由于其高催化活性和稳定性已作为CE催化剂领域发展的标准。然而，Pt金属价格昂贵、在自然界中属稀有金属。有限Pt的供应，不能满足日益增长的大规模生产应用。同时，Pt不能有效催化如钴配合物、T₂/T^-及聚电解质。因此，开发高性能非Pt电极催化材料，同时又具备高导电性和优越的催化活性，使之可以产业化非Pt的DSSCs受到广泛研究者的青睐。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种具备高导电性和优越的催化活性的非Pt电极催化材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

NiSe电催化材料，NiSe电催化材料为片状的六方晶形，晶面间距为2θ角为35.8°，42.7°,45.3°，59.0°，61.9°，68.8°，69.1°，82.5°，83.1°处有较强的吸收峰；聚集在一起呈絮状形貌。

上述NiSe电催化材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将Se粉和六水合氯化镍加入到水中，超声；

(2)加入水合肼溶液，搅拌；

(3)将步骤(2)中得到的溶液转移到高压反应釜中，在温度为180℃的条件下反应；

(4)用去离子水和无水乙醇依次分别洗涤步骤(3)中得到的固体3-4次，得到产物；真空干燥4h，得到黑色固体。

上述NiSe电催化材料的制备方法，在步骤(1)中：Se粉和六水合氯化镍的物质的量之比为(1.1-1.6)：1。

上述NiSe电催化材料的制备方法，在步骤(1)中：每1mol六水合氯化镍所用水的量为30-40mL。

上述NiSe电催化材料的制备方法，在步骤(1)中：超声时间为20-50min。

上述NiSe电催化材料的制备方法，在步骤(2)中：每1mol六水合氯化镍所用水合肼溶液的量为20-30mL。

上述NiSe电催化材料的制备方法，在步骤(2)中：水合肼溶液的浓度为85wt％。

上述NiSe电催化材料的制备方法，在步骤(3)中：反应时间为3-10小时。

NiSe电催化材料的用途，上述NiSe电催化材料用于染料敏化太阳能电池的对电极中。

本发明的有益效果如下：

本发明制备得到的NiSe电催化材料在对催化还原I₃^-表现出优异的电催化活性。将它们用于染料敏化太阳能电池(DSSCs)对电极中获得较好的光电转换效率，最高可达8.10％；与标准Pt为对电极的DSSCs性能(PCE＝7.82％)相比，表现出优异的电催化活性。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1NiSe-1和NiSe-2的XRD图。

图2(a)：不同形貌NiSe-1(a)和NiSe-2(b)的TEM图；

图2(b)：不同形貌NiSe-1(a)和NiSe-2(b)的TEM图；

图3NiSe-1和NiSe-2的阻抗曲线，插图为电路模拟图；

图4NiSe-1和NiSe-2的循环伏安曲线；

图5NiSe-1和NiSe-2分别组装的DSSCs的J-V曲线。

具体实施方式