一种类似于珊瑚状NiSe@NC的制备方法及其用途技术

本发明专利技术提供了一种类似于珊瑚状的NiSe@NC的制备方法，其包括如下步骤：S1、将4，4’‑联吡啶、均苯三酸和硝酸镍依次溶于N,N‑二甲基甲酰胺中，室温下搅拌35min后，以5～10℃的速率升温至120～130℃，保温反应60～70h，得到Ni‑MOFs；S2、将硒粉与所述Ni‑MOFs在氩气氛围中，以1～5℃/min的速率升温至500～800℃，保温1～3h后，得到所述类似于珊瑚状的NiSe@NC。与现有技术相比，本发明专利技术具有如下的有益效果：本发明专利技术以镍为中心的金属有机骨架作为前驱体，通过一步原位硒化策略，得到了珊瑚状的NiSe@NC，此种结构进而可以提供丰富的催化活性位点，显示出优良的电催化产氢和产氧的性能，分别有60和320mV的过电位，53和101mV dec

【技术实现步骤摘要】
一种类似于珊瑚状NiSe@NC的制备方法及其用途
本专利技术涉及一种类似于珊瑚状的NiSe@NC的制备方法及其用途，属于电化学催化剂

技术介绍
全球不断增长的能源消耗和相关的环境问题已经引发了对可再生能源和清洁能源的迫切需求。氢能因其高能量密度、环境友好、可再生性等特点被认为是最理想的清洁能源之一。电解法是一种高效、可靠的产氢途径。然而，阴极过电位很高阻碍了其大规模工业应用。另一方面，析氧反应在热力学和动力学方面是一个关键和具有挑战性的步骤。目前的电解水产氢的催化剂主要集中于贵金属铂等，但是他们的价格昂贵及其储量有限等特点严重的制约了其工业化应用。因此，寻找价格低廉且储量丰富的非贵金属催化剂代替贵金属催化剂成为当下的研究热点之一。近年来，过渡金属硫化物，简称TMDS，比如，MoS2，FeS2，MoSe2，CoSe2等获得了很多科学家的广泛关注。由于镍是地球上丰富的金属，因此在探究镍基催化剂方面也取得了很大的进展，包括Ni–Se,Ni–P,Ni–S等。此外，它在超级电容器、电池、光催化等方面也引起了广泛关注。值得一提的是，硒化镍复合材料(NiSe，NiSe2，Ni0.85Se)对HER或者OER均显示了优良的催化活性。金属有机框架材料(MetalorganicFramework),简称MOFs，是一种以金属离子作为连接点、有机配体作为支撑，通过配位键自组装形成的多孔晶体材料。研究表明，金属有机骨架材料在作为电解水产氢催化剂方面具有良好的应用前景，一方面，它本身既能作为前驱体又能提供金属源、碳源和氮源；另一方面，煅烧过程中，MOFs分解时伴随着气体的释放，能够在原有的多孔结构上形成更复杂的孔结构，进而提高材料的比表面积并暴露更多的电催化活性位点。例如，使用ZIF-67作为前驱体，李等人报告了具有高效分解水电催化活性的CoP纳米复合材料。范等人报道称，CoSe2微球在10mAcm-2的电流密度下过电位η＝330mV，塔菲尔斜率为79mVdec-1，甚至优于贵金属铱催化剂。显然，使用MOFs材料为前驱体来获得硒化镍纳米颗粒和多孔碳的复合材料是罕见的。所以，NiSe纳米结构和高导电性的氮掺杂的多孔碳之间的协同效应的优势不能得到充分利用。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种类似于珊瑚状的NiSe@NC的制备方法及其用途。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种类似于珊瑚状的NiSe@NC的制备方法，其包括如下步骤：S1、将4，4’-联吡啶、均苯三酸和硝酸镍依次溶于N,N-二甲基甲酰胺中，室温下搅拌35min后，以5～10℃的速率升温至120～130℃，保温反应60～70h，得到Ni-MOFs；S2、将硒粉与所述Ni-MOFs在氩气氛围中，以1～5℃/min的速率升温至500～800℃，保温1～3h后，得到所述类似于珊瑚状的NiSe@NC。作为优选方案，所述4，4’-联吡啶、均苯三酸和硝酸镍的摩尔比为1:1:(0.2～0.8)。作为优选方案，步骤S2中的升温速率为2℃。一种由前述制备方法得到的类似于珊瑚状NiSe@NC在电催化产氢产氧中的用途。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术以镍为中心的金属有机骨架作为前驱体，通过一步原位硒化策略，得到了类似于珊瑚状的NiSe@NC。2、类似于珊瑚状的NiSe@NC，具有较大的比表面积、高的孔隙率，进而可以提供丰富的催化活性位点，作为一种双功能催化剂，显示出优良的电催化产氢和产氧的性能，分别有60和320mV的过电位，53和101mVdec-1的塔菲尔斜率；3、NiSe@NC的纳米结构和高导电性的氮掺杂的多孔碳之间的协同作用导致产生了优异的电催化活性，可作为电解析氢和析氧的双功能电催化剂。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术的Ni-MOFs以及NiSe@NC材料合成机理图；图2为本专利技术中各实施例制备的NiSe@NC材料的XRD图；图3为本专利技术中实施例1的制备的Ni-MOFs的SEM照片；图4为本专利技术中实施例1的制备的Ni-MOFs的SEM照片；图5为本专利技术中实施例3制备的NiSe@NC-600的HRTEM图像；图6为本专利技术中实施例3制备的NiSe@NC-600的TEM图像；图7为本专利技术中实施例3制备的NiSe@NC-600的N1s的XPS光谱；图8为本专利技术中实施例3制备的NiSe@NC-600的C1s的XPS光谱；图9为本专利技术中实施例3制备的NiSe@NC-600的Se1s的XPS光谱；图10为本专利技术中实施例3制备的NiSe@NC-600的Ni1s的XPS光谱；图11为本专利技术中各实施例制备的NiSe@NC在氮气饱和的0.5MH2SO4溶液中的极化曲线图；图12为本专利技术中各实施例制备的NiSe@NC在氮气饱和的0.5MH2SO4溶液中的塔菲尔斜率图；图13为本专利技术中各实施例制备的NiSe@NC在氮气饱和的0.5MH2SO4溶液中的电化学阻抗图；图14为本专利技术中实施例3制备的NiSe@NC-600在氮气饱和的0.5MH2SO4溶液中的时间-电流密度曲线图；图15为本专利技术中各实施例制备的NiSe@NC在氧气饱和的1MKOH溶液中的极化曲线图；图16为本专利技术中各实施例制备的NiSe@NC在氧气饱和的1MKOH溶液中的塔菲尔斜率图；图17为本专利技术中各实施例制备的NiSe@NC在氧气饱和的1MKOH溶液中的电化学阻抗图；图18为本专利技术中实施例3制备的NiSe@NC-600在氧气饱和的1MKOH溶液中的时间-电流密度曲线图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例1本实施例涉及一种类似于珊瑚状的NiSe@NC的制备方法，如图1所示，具体包括如下步骤：将1mmol均苯三酸，1mmol六水合硝酸镍，1mmol4,4’-联吡啶依次加入到20mLDMF中，搅拌半小时，然后转移到10mL的小瓶中，加热到80℃，反应3天。等待反应体系降到室温后，取出反应釜，将得到的绿色晶体分别用DMF，无水乙醇洗涤三次，然后80℃真空干燥24h，得到Ni-MOFs；取200mgNi-MOFs和200mg商业硒粉用研钵和杵研磨混合均匀后，转移到方形瓷舟中，然后在氩气气氛中从室温以2℃·min-1的升温速率加热到500℃，得到类似于珊瑚状的NiSe@NC，记为NiSe@NC-500。实施例2本实施例涉及一种类似于珊瑚状的NiSe@NC制备方法，具体包括如下步骤：将1mmol均苯三酸，1mmol六水合硝酸镍，1mmol4,4’-联吡啶依次加入到20mLDMF中，搅拌半小时，然后转移到30mL的小瓶中，加热到80℃，反应3天。等待反应体系降到室温后，取出反应釜，将得到的绿色晶体分别用DMF，无水乙醇洗涤三次，然后80℃真空干燥24h，得到Ni-MOFs；取200mgNi-MOFs和200mg商业硒粉用研钵和杵研磨混合均匀后，转移到方形瓷舟中，然后在氩气气氛中从室温以2℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种类似于珊瑚状的NiSe@NC的制备方法，包括如下步骤：S1、将4，4’‑联吡啶、均苯三酸和六水合硝酸镍依次溶于N,N‑二甲基甲酰胺中，室温下搅拌35min后，以5～10℃的速率升温至120～130℃，保温反应60～70h，得到Ni‑MOFs；S2、将硒粉与所述Ni‑MOFs在氩气氛围中，以1～5℃/min的速率升温至500～800℃，保温1～3h后，得到所述类似于珊瑚状的NiSe@NC。

【技术特征摘要】
1.一种类似于珊瑚状的NiSe@NC的制备方法，包括如下步骤：S1、将4，4’-联吡啶、均苯三酸和六水合硝酸镍依次溶于N,N-二甲基甲酰胺中，室温下搅拌35min后，以5～10℃的速率升温至120～130℃，保温反应60～70h，得到Ni-MOFs；S2、将硒粉与所述Ni-MOFs在氩气氛围中，以1～5℃/min的速率升温至500～800℃，保温1～3h后，得到所述类似...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴昉纳，黄招娣，丁硕，徐大为，张美茜，刘建华，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37