[发明专利]一种硒混合物阵列及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种硒混合物阵列及其制备方法与应用，涉及纳米材料电催化技术领域，制备方法包括如下步骤：将镍离子溶液与过硫酸根离子溶液按一定比例混合，得到澄清透明溶液A，向溶液A中加入导电基底，搅拌，再加入氨水至溶液呈深蓝色，静置，导电基底上形成金属氢氧化物B；将硒粉与硼氢化钠溶于水中搅拌至澄清，再加入乙醇，搅拌，得到溶液C；将金属氢氧化物B加入到溶液C中，水热反应，导电基底上形成硒混合物阵列。本发明将金属离子与氢氧根离子进行络合反应，得到具有纳米结构的氢氧化镍纳米材料，随后通过一步水热法得到可用于电催化析氧的非贵金属催化剂硒混合物阵列，所得阵列物化性质稳定，具有良好的电催化析氧性能。

技术领域

本发明涉及纳米材料电催化技术领域，具体而言，涉及一种硒混合物阵列及其制备方法与应用。

背景技术

能源是近代以来人类社会得以快速发展的重要支柱之一，也是人类社会重要的物质基础。但随着全球环境问题的加剧，开发可再生的清洁能源成为目前乃至未来的首要任务。

氢气具有发热量高、清洁无污染、多种形式储存和自然界含量丰富等优点，因此受到人们广泛关注。目前，电解水制氢是实现制氢规模化和商业化的重要手段之一，但其制氢技术仍面临消耗过大的问题。因此，如何有效的降低过电位以降低能耗成为解决这一难题的关键。贵金属拥有高催化活性，高稳定性和过电位低等优点，但其储存量稀少限制了其广泛使用。

综合考虑催化活性、储量以及价格等因素，过渡金属硒混合物具有多变的电子态而被视为极具发展前景的新型电催化材料，其晶体结构和原子比可以随其电子性质在很大范围内变化，这对进一步调整催化剂性能具有广阔的前景。重要的是，硒混合物的性质受到组成、微观结构和形貌的影响。因此，开发出具有高活性和良好稳定性的过渡金属硒混合物催化剂至关重要。

发明内容

本发明解决的问题是，电解水制氢消耗大，如何制备出一种具有高活性和良好稳定性的过渡金属硒混合物催化剂。

为解决上述问题，本发明提供一种硒混合物阵列制备方法，包括如下步骤：将镍离子溶液与过硫酸根离子溶液按一定比例混合，得到澄清透明溶液A，向所述溶液A中加入导电基底，搅拌，再加入氨水至溶液呈深蓝色，静置，所述导电基底上形成金属氢氧化物B；

将硒粉与硼氢化钠溶于水中搅拌至澄清，再加入乙醇，搅拌，得到溶液C；

将所述金属氢氧化物B加入到所述溶液C中，水热反应，所述导电基底上形成硒混合物阵列。

进一步地，所述镍离子溶液包含氯化镍、硫酸镍、硝酸镍与醋酸镍中的至少一种。

进一步地，所述过硫酸根离子溶液包含过硫酸钾与过硫酸钠中的至少一种。

进一步地，所述溶液A中镍离子与过硫酸根离子的摩尔比在2.5:1至3.5:1范围内。

进一步地，所述导电基底为碳布、泡沫镍、泡沫铁、泡沫铜与泡沫钴中的至少一种，加入所述氨水后静置时间在5min至60min范围内。

进一步地，所述水热反应的温度在140℃至200℃范围内，所述水热反应的时长在2小时至8小时范围内。

进一步地，所述硒粉与所述硼氢化钠的混合质量比在0.5至3范围内。

进一步地，所述氨水的加入量与所述溶液A的体积比在0.1至0.5范围内，所述氨水以逐滴滴加的方式加入至所述溶液A中，并伴随着搅拌，搅拌温度在15℃至35℃范围内。

本发明的另一目的在于提供一种硒混合物阵列，由如上述任一项所述的硒混合物阵列制备方法制得。

本发明的另一目的在于提供一种如上述所述的硒混合物阵列的应用，所述硒混合物阵列直接作为阳极电极应用于电解水析氧反应。