一种氰化镍/硒化镍复合纳米异质结构电催化剂及其制备与应用

摘要

本发明提供了一种氰化镍/硒化镍复合纳米异质结构电催化剂及其制备方法与应用，本发明通过简单的液相法一步合成规则的NiNi(CN)4纳米片前驱体，之后经过一步硒化，得到Ni(CN)2/NiSe2复合纳米异质结构材料，保留了和前驱体NiNi(CN)4相似的形貌；本发明方法保留了前驱体本身具有高比表面积和快速的电子传输通道的特性，属于非贵金属电催化剂，在降低成本的同时具有较高的析氧反应催化活性，在OER过程中，增大了电解液与电极的接触面积，提供了更多更有效的活性位点，加快了离子扩散和电子传导的速率，从而加快了电催化析氧的反应动力学，具有广阔的应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于析氧电催化剂领域，具体涉及一种具有高稳定性、高效电催化析氧反应活性的氰化镍/硒化镍复合纳米异质结构电催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

为了解决对清洁和可持续能源的迫切需求，电化学水分解法生产氢和氧是一种环境友好的替代方法，可从可再生能源中获得清洁燃料，具有很高的社会和经济效益。但是，水作为一种非常稳定的化合物，其裂解成氧气和氢气的过程是非常困难的。其中，相对于析氢反应，电解水产氧反应(Oxygen Evolution Reaction，OER)是一个涉及四电子转移的电化学过程，在动力学上是缓慢的，需要消耗大量的能量，极大地阻碍了电解水的效率。因此，探索高效的析氧电催化剂是降低活化障碍、加速反应，从而提高能量转换效率的关键要求。大量实验结果显示，贵金属基材料如RuO

在过去的几十年里，广泛的努力致力于设计和合成高活性、耐用、低成本的非贵金属基的电催化剂。除了已被广泛研究的金属氧化物和氢氧化物催化剂，金属硒化物最近已经作为另一种资源丰富的电催化剂出现，对OER的过程具有很高的催化活性，CoSe

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种源自同一前驱体，形态相似的新型高效廉价的析氧电催化剂Ni(CN)

本发明的技术方案如下：

一种氰化镍/硒化镍复合纳米异质结构电催化剂，按如下方法制备得到：

(1)将乙酸镍、柠檬酸三钠、表面活性剂溶于水，得到混合溶液；将K

所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；

所述混合溶液中，乙酸镍的浓度为0.05～0.1mmol/mL，柠檬酸三钠的浓度为0.07～0.12mmol/mL，表面活性剂的浓度为0.05～0.15g/mL，溶剂水优选去离子水；

所述K

所述K

(2)将硒粉与前驱体NiNi(CN)

所述硒粉与前驱体NiNi(CN)

所述保护气氛为氩气、氮气中的一种或两种任意比例的组合；

所述煅烧的升温速率为2～10℃/min。

本发明制得的氰化镍/硒化镍复合纳米异质结构电催化剂可用于电解水产氧反应中。

本发明制备的Ni(CN)

通过简单的液相法一步合成规则的NiNi(CN)

本发明的材料属于非贵金属电催化剂，在降低成本的同时具有较高的析氧反应催化活性，拥有较高的电子传导率及其在碱性溶液中的稳定性，因此具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是实施例1中制得的NiNi(CN)

图2是实施例1中制得的Ni(CN)

图3是实施例1中制得的Ni(CN)

图4是实施例1-3中在不同硒粉与前驱体NiNi(CN)

图5是实施例4-5中在不同升温速率下制得的Ni(CN)

图6是实施例6-7中在不同温度下制得的Ni(CN)

图7是实施例8中在保温时间为4h时制得的Ni(CN)

图8是实施例9中在氩气气氛中热处理制得的Ni(CN)

图9是对比例1-2制得的Ni(CN)

图10是实施例1及对比例1-2中所制备材料的LSV性能曲线图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1

将1.5mmol Ni(Ac)

实施例2

将1.5mmol Ni(Ac)

实施例3

将1.5mmol Ni(Ac)

实施例4

将1.5mmol Ni(Ac)

实施例5

将1.5mmol Ni(Ac)

实施例6

将1.5mmol Ni(Ac)

实施例7

将1.5mmol Ni(Ac)

实施例8

将1.5mmol Ni(Ac)

实施例9

将1.5mmol Ni(Ac)

对比例1

将1.5mmol Ni(Ac)

对比例2

将1.5mmol Ni(Ac)

性能测试

将上述实施例1与对比例1-2制成的产物Ni(CN)

性能测试结果如下：

实施例1与对比例制成的产物Ni(CN)

将上述实施例1制成的前驱体NiNi(CN)

性能测试结果如下：

实施例1中所制备的NiNi(CN)

以上性能测试说明，通过对NiNi(CN)

现有技术中，贵金属基材料如RuO