[发明专利]一种rGO@Pd7

说明书

本发明提供一种rGO@Pd₇Se₂复合结构纳米材料及其制备方法和应用，属于纳米材料合成制备技术领域。该复合结构纳米材料为Pd₇Se₂纳米颗粒均匀锚定在还原氧化石墨烯(rGO)上，Pd₇Se₂纳米颗粒粒径～100nm，形状为近立方体形状。制备方法以亚硒酸和四氯钯酸钠为反应物质，去离子水为反应溶剂，通过水热法一步合成rGO@Pd₇Se₂复合结构的纳米材料。且负载rGO@Pd₇Se₂纳米材料的电极在电催化固氮中表现出优秀的催化性能及连续电解稳定性，合成工艺简单、毒性较低、反应条件温和、成本低廉。

技术领域

本发明属于纳米材料合成制备技术领域，具体涉及一种二硒化七钯-还原氧化石墨烯 (rGO@Pd₇Se₂)复合结构纳米材料的制备方法，以及在电化学固氮反应中的应用。

背景技术

当前以化石燃料为主导的能源消耗模式因有限的矿石储量和日益严重的环境污染问题而不可持续，寻找储量丰富的清洁能源逐步替代化石燃料势在必行。氨作为一种基础工业原料，因其高能量密度、高产能、燃烧产物绿色环保、更契合当前工业体系的特点，同样具有作为清洁能源的巨大潜力。得益于大气中丰富的氮气含量以及太阳能、风能、地热能等清洁能源广泛用于发电，电催化固氮开始成为一种新兴的绿色制氨途径。为克服电解过程中解离氮氮三键所需的高势垒，急需展开对高活性、低成本固氮催化剂材料种类的广泛探索。

钯的硒化物因其良好的导电性和类似贵金属的催化机理成为潜在的候选材料之一。目前关于Pd₇Se₂化合物纳米材料作为催化剂在电催化固氮领域的应用尚为空白。S.Sampath等报道了关于部分钯的硒化物(Pd₄Se,Pd₇Se₄,Pd₁₇Se₁₅)块材单体在电催化析氢反应(Chem.Co mmun.,2016,52,206)和氧还原反应(J.Mater.Chem.A,2017,5,4660)的应用，均具有良好的催化活性与稳定性。然而，上述对块材的电催化性能测试严重限制了材料的本征活性，且由于未引入有效的复合结构，无助于促进材料内部和界面的电子转移，不利于固氮性能的进一步优化。

Pd₇Se₂作为介于Pd₄Se和Pd₇Se₄间的中间亚稳态，与上述化合物具有相似的化学性质，其潜在的析氢性能使Pd₇Se₂化合物具备了作为优秀固氮催化剂的可能性。

发明内容

针对背景技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种二硒化七钯-还原氧化石墨烯 (rGO@Pd₇Se₂)复合结构纳米材料的制备方法。该方法以亚硒酸和四氯钯酸钠为反应物质，去离子水为反应溶剂，通过水热法一步合成rGO@Pd₇Se₂复合结构的纳米颗粒。本发明提供的负载rGO@Pd₇Se₂纳米颗粒的电极在电催化固氮中表现出优秀的催化性能及连续电解稳定性，且合成工艺简单、毒性较低、反应条件温和、成本低廉。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种rGO@Pd₇Se₂复合结构纳米材料，其特征在于，所述rGO@Pd₇Se₂复合结构纳米材料为Pd₇Se₂纳米颗粒均匀锚定在还原氧化石墨烯(rGO)上，Pd₇Se₂纳米颗粒粒径在80～150nm，形状为近立方体形状。