[发明专利]一种Au原子修饰的CoSe2

说明书

本发明公开了一种Au原子修饰的CoSe₂纳米带，其为二维层状结构，其层间距为1.0nm，平均宽度为40‑500nm。单分散的Au原子在所述CoSe₂纳米带表面均匀分布。本发明还公开了上述Au原子修饰的CoSe₂纳米带的制备方法，包括如下步骤：将氯金酸水溶液滴加入CoSe₂纳米带乙醇溶液中，滴加过程中持续搅拌，得到Au原子修饰的CoSe₂纳米带溶液；将Au原子修饰的CoSe₂纳米带溶液离心，洗涤，干燥得到Au原子修饰的CoSe₂纳米带。本发明还公开了上述Au原子修饰的CoSe₂纳米带在电解水析氧反应过程中作为催化剂的应用。

技术领域

本发明涉及二维纳米材料技术领域，尤其涉及一种Au原子修饰的CoSe₂纳米带及其制备方法和应用。

背景技术

面对传统能源资源的大量消耗与环境污染问题，新型可再生清洁能源愈发受到关注。氢能源以其持续、燃烧值高、导热性好等优势在新能源领域具有巨大的发展潜力。作为氢气来源的一类重要工业形式，电催化分解水制氢的反应进程却受限于阳极析氧反应较高的反应壁垒，其大规模应用同时受制于氧化铱和氧化钌等贵金属商用催化剂高昂的成本。因此，设计具有低成本高效的电解水析氧反应催化剂对于氢能大规模制备具有极为重要的意义。

近年来，随着二维纳米材料制备技术的发展，异质结构设计的二维纳米材料在能源催化领域受到研究者的广泛关注。通过特定的异质结构设计，可以实现对催化剂原子结构与电子结构的调控，调节反应中间物质在催化剂表面的结合与释放动力学过程，从而得到经济高效的电解水析氧反应催化剂。

作为一类重要的二维纳米材料，二维CoSe₂纳米带以其良好的导电性与结构稳定性，独特的电子结构以及大量暴露的活性位点在能源催化领域具有独特的优势。因此，探究如何通过对二维CoSe₂纳米带进行异质结构设计实现其电解水析氧反应活性的提升具有非常重要的意义。

然而，目前在二维纳米材料的异质结构设计与性能调控方面仍有很多亟待解决的问题。例如，《材料化学》(Chemistry of Materials 27.5702-5711,2015)报道了在碳布上生长β-Ni(OH)₂纳米片作为异质结构提升电解水析氧性能的方法，但在催化过程中，碳材料极易受到水电解析出的氧原子的刻蚀，催化剂结构的长期稳定性受到很大影响。而生长β-Ni(OH)₂纳米片所需的高温高压的反应条件也极大的限制了催化剂的大规模制备。《Small》(Small 11.182-188,2015)报道了在CoSe₂纳米带上生长CeO₂纳米颗粒得到异质结构的方法，虽然催化剂的电解水析氧性能得到了显著提升，然而，用于生长CeO₂纳米颗粒的反应条件苛刻，需要高温(278℃)以及氮气氛围保护，使得反应成本很高，不利于大规模制备。到目前为止，尚未有文献报道在常温常压空气条件下简单快速制备出结构完整并具有优异催化性能的CoSe₂异质结构催化剂的方法。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种Au原子修饰的CoSe₂纳米带及其制备方法和应用，通过独特的微量金原子修饰的方法，在保证CoSe₂纳米带结构完整性与钴活性位点充分暴露的前提条件下，利用修饰的Au原子极大地提升了其在电解水析氧催化反应中的活性；通过在常温常压空气条件下设计合成单原子修饰的Au原子修饰的CoSe₂纳米带，将更好的发挥其结构效应优势并展示出大规模工业应用的潜能。

本发明提出的一种Au原子修饰的CoSe₂纳米带，所述Au原子修饰的CoSe₂纳米带为二维层状结构，其层间距为1.0nm，平均宽度为40-500nm。