[发明专利]一种硒修饰还原氧化石墨烯载CoSe2

说明书

本发明公开了一种硒修饰还原氧化石墨烯载CoSe₂、其制备方法和应用，属于电催化剂材料的制备。所述复合材料由CoSe₂颗粒和石墨烯组成；其中，立方晶系与六方晶系共存的CoSe₂颗粒均匀的负载在石墨烯的片层中。本发明通过将立方晶系与六方晶系共存的CoSe₂颗粒均匀的负载在石墨烯的片层中,提高硫属化合物的导电性和稳定性，提升过渡金属硫属化合物综合性能。通过将氧化石墨多孔化处理，从而设计出既具有丰富介孔通道，同时又兼具负载高密度CoSe₂颗粒的复合材料，以增强电催化剂的ORR性能。

技术领域

本发明属于电催化剂材料的制备，尤其是一种硒修饰还原氧化石墨烯载CoSe₂、其制备方法和应用。

背景技术

在能量转化和存储领域中，氧还原反应是非常关键的反应之一，传统的Pt/C催化剂具有储存量低，价格高昂，容易毒化等缺点，因此开发高活性的非贵金属催化剂成为研究的热点。近年来，由于过渡金属硫属化合物在电催化领域表现出较高的催化活性，且其制备方法简单、抗有机小分子的能力强，因此在能源转换和存储设备中的应用受到了极大关注。

早在1975年，Behret等在高温（300~650℃）条件下合成了M系列尖晶石结构的过渡金属硫属化合物，并在酸性条件下研究了这些催化剂的氧还原性能。发明人通过研究发现，这些催化剂的催化活性与过渡金属的种类相关，其中以Co、Fe、Ni硫化物的催化活性较好，其催化活性的顺序为CoNiFe，硫族物质的活性顺序为SSeTe。在各种过渡金属的硫属化合物中，钴的硫化物和硒化物显示出较良好的电导率、持久的热稳定性和高的理论能量。但是单纯的钴的硫化物和硒化物导电性不佳，稳定性不好，因此，提高硫属化合物的导电性和稳定性成为了提升过渡金属硫属化合物综合性能的关键。

发明内容

发明目的：提供一种硒修饰还原氧化石墨烯载CoSe₂、其制备方法和应用，以解决背景技术中所涉及的问题。

技术方案：一种硒修饰还原氧化石墨烯载CoSe₂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、硒修饰还原氧化石墨烯的制备

将氧化石墨烯在超声波作用下均匀分散在蒸馏水中形成氧化石墨烯水溶液，将SeO₂加入氧化石墨烯水溶液，100～150℃的温度下反应2～3小时，之后向混合液中加入的水合肼，继续反应0.5～2小时，冷却至室温，将黑色固体抽滤，用蒸馏水洗涤，冷冻干燥之后备用；

步骤2、硒修饰还原氧化石墨烯载CoSe₂复合材料的制备

将所硒修饰还原氧化石墨烯和四水合氯化钴放入烧杯中，加入蒸馏水，配成溶液A；称取预定量的亚硒酸钠于二乙烯三胺中，配成溶液B；将A，B溶液分别超声分散，然后将A、B溶液混合放入反应釜中，于160～200℃下反应12～20h，冷却至室温，抽滤清洗干燥后即可得到硒修饰还原氧化石墨烯载CoSe₂复合材料。

作为一个优选方案，所述四水合氯化钴与亚硒酸钠的重量比为1:（1.2～1.5）。

作为一个优选方案，所述氧化石墨烯为多孔、多吸附点的氧化石墨烯薄膜。

作为一个优选方案，所述氧化石墨烯的处理方法，包括如下步骤：

步骤11、称取一定量的氧化石墨烯在超声搅拌的作用下溶解于蒸馏水中形成氧化石墨烯分散液，然后将四水合硫酸铁水溶液逐滴滴加到氧化石墨烯分散液中，后通过滴加醋酸钠调节pH至7～8，进行水热反应；最后过滤、洗涤、干燥得到前驱体样品；

步骤12、将上述前驱体样品放在石英舟中，转入管式炉，以的速度通入氮气排除管内的空气，然后加热至200～300℃退火，待样品冷却至室温，得到石墨烯/氧化铁样品；