[发明专利]一种形貌可控的CoSe2

说明书

本发明提供了一种形貌可控的CoSe₂/Ti复合材料及其制备方法，其制备方法包括步骤：将六水合硝酸钴、NH₄F和六亚甲基四胺依次加入溶剂中，将得到混合溶液和钛片进行水热反应，得到Co(OH)₂/Ti复合材料；将得到的Co(OH)₂/Ti复合材料在进行高温煅烧，得到Co₃O₄/Ti复合材料；将得到的Co₃O₄/Ti复合材料与硒粉混合均匀，经高温煅烧，得到CoSe₂/Ti复合材料。本发明的制备方法工艺简单，绿色环保安全，能耗低，可操作性强，且在制备过程中可得到形貌多样的Co(OH)₂/Ti及Co₃O₄/Ti复合材料。本发明的方法对于制备过渡金属硫属化合物/过渡金属复合材料提供了新的思路。

技术领域

本发明涉及一种形貌可控的CoSe₂/Ti复合材料及其制备方法，属于过渡金属硒化物复合材料合成技术领域。

背景技术

为了解决化石燃料资源有限的问题和追求更加环保的储能装置，研究人员一直致力于寻找能量密度高，寿命长的电池材料。钠离子电池和锂离子电池具有相似的储存能力，近年来，在许多领域得到广泛的使用。迄今为止，各种负极材料已被研究并应用于锂离子或钠离子电池，比如金属氧化物，金属硫化物和硒化物等。在所有负极材料中，金属氧化物在充电/放电过程中的体积膨胀会导致其结构损坏，从而显示出低可逆容量和较差的循环寿命；金属硫化物则由于穿梭效应并产生多硫化物离子，导致其循环性能较差。因此，探索具有优异循环稳定性和高的可逆容量的负极材料具有重要意义。而金属硒化物具有高于金属氧化物的理论容量和优于金属硫化物的长期循环性能，作为锂离子和钠离子电池的负极材料引起广泛关注。

同时，在能源问题日益严峻的今天，煤炭、石油等传统能源在使用时会产生较大的污染，并且面临不断枯竭的严重问题。氢气作为一种新兴的清洁且可再生的能源，在未来替代石油等传统能源的方面有着光明的前途。电化学方法分解水可以通过利用太阳能、风能等清洁的、非连续性的能源产生氢气，提供了一种简单、节能、高效、无污染的生产高纯度氢的方法。但是，电化学方法分解水过程中，在阳极处的析氧反应(OER)是一个复杂的四电子氧化体系，在动力学上比较缓慢，这会产生相当大的过电位，造成总体效率比较低，因此，寻找高性能的析氧反应(OER)催化剂势在必行。为了使析氢反应(HER)更加节能高效，寻找高性能的析氢反应(HER)催化剂也有十分重要的意义。

近年来，二硒化钴(CoSe₂)作为一种过渡金属硫属化合物，已经被证实在电催化领域有较高的活性，并在电化学储能方面有值得探索的应用。CoSe₂具有较高的理论容量和长循环性能，可作为锂离子和钠离子电池的负极材料；同时，由于CoSe₂中 Co和Se在地球上的储量丰富，钴在地壳中的平均含量为0.001％，海洋中钴总量约23亿吨，而硒在地壳中的含量为0.000005％，而且价格便宜，在室温下性质十分稳定， CoSe₂有望成为价格昂贵的贵金属催化材料的替代品，用于电化学方法分解水的析氧和析氢反应催化剂。但是CoSe₂材料本身电导率较低，循环稳定性较差，且结构和形貌复杂多样较难控制，因此，需要对硒化钴材料的结构和合成方法进行设计和控制。

众所周知，材料的催化活性与材料的结构和形貌具有很大的关系，因此，开发制备工艺简单、成本低廉的方法，来获得特殊形貌、结构的CoSe₂材料，是广大研究工作者一直关注的热点。例如：中国专利文件CN109046394A(申请号：201810879985.8) 公开了一种空心管状CoSe₂纳米材料及其制备方法和应用，该方法首先制备出实心结构的钴基前驱体材料；进一步，在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)液相环境中将实心结构钴基前驱体材料硒化为正交相CoSe₂构成的空心管状材料，但是该CoSe₂材料形貌单一且在制备过程中使用的有机溶剂DMF会对环境及人体产生不良影响。