一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料及其制备方法和应用，该制备方法包括：将碱式碳酸钴纳米线Co(CO3)0.5(OH)·0.11H2O、硒源、钴源于溶剂中进行溶剂热反应以制得一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料；其中，碱式碳酸钴纳米线负载于泡沫镍NF上。该异质结构复合材料具有优异的电催化和循环性能进而使其能够应用到电催化水解中，同时该制备方法具有工艺简单、价格低廉的优势。

One-dimensional basic cobalt carbonate @ two-dimensional CoSe/NF heterostructure composites and their preparation methods and Applications

The invention discloses a one-dimensional basic cobalt carbonate @two-dimensional CoSe/NF heterostructure composite material and its preparation method and application. The preparation method includes: preparing one-dimensional basic cobalt carbonate @two-dimensional CoSe/NF heterostructure composite material by solvothermal reaction of basic cobalt carbonate nanowires Co(CO3)0.5(OH). 0.11H2O, selenium source and cobalt source from solvent, in which basic cobalt carbonate nanowires are loaded; On foam nickel NF. The heterostructure composites have excellent electrocatalytic and cyclic properties and can be applied to electrocatalytic hydrolysis. Meanwhile, the preparation method has the advantages of simple process and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及异质结构复合材料，具体地，涉及一种一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
过渡金属的硒化物由于其具有独特的物理和化学的性质，因而在催化、电化学和气体传感器等领域有着广泛的应用，从而引起了人们极高的兴趣。过渡金属硒化物由于其具有催化活性高、低成本、易于合成、良好的稳定性等特点，成为研究的热点。传统的过渡金属有硒化钴、二硒化钴等，其大多为单种过渡金属的硒化物，针对多种形貌异质结构硒化物的研究相对较少。电催化水解的性能很大程度取决于其电极材料，目前的电极材料主要研究的方向有过渡金属类材料及铂、铱等贵金属材料，比如过渡金属氧化物、硫化物、硒化物、磷化物和混合过度金属氧化物等等。一般单一的过渡金属材料存在催化性能差、化学动力学性能差、循环不稳定等缺陷，比如HongxiuZhang等人在RSC数据库的RSCAdvance期刊上报道了单一的二硒化钴电极材料，但相比较情况下其析氢催化活性差及循环稳定性不佳。TingtingLiu等人在RSC数据库的ChemComm期刊上，报道了单一的硒化钴在10mA/cm2的电流密度下析氧过电势达到292mV，析氢过电势达到121mV。所以可以看出一般单一的过度金属电极材料还是存在电催化活性差、循环不稳定等需要提升的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料及其制备方法和应用，该异质结构复合材料具有优异的电催化和循环性能进而使其能够应用到电催化水解中，同时该制备方法具有工艺简单、价格低廉的优势。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料的制备方法，包括：将碱式碳酸钴纳米线Co(CO3)0.5(OH)·0.11H2O、硒源、钴源于溶剂中进行溶剂热反应以制得一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料；其中，碱式碳酸钴纳米线负载于泡沫镍NF上。本专利技术还提供了一种一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料，该一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料通过上述的制备方法制备而得。本专利技术进一步提供了一种如上述的一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料在电催化水解中的应用。在上述技术方案中，本专利技术将一维碱式碳酸钴、二维CoSe以及NF进行复合得到异质结构复合材料，该异质结构复合材料具备电催化活性好、循环稳定性好的性能，可用作电催化水解的电极材料；其中，在10mA/cm2电流密度下，该异质结构复合材料的析氧过电势为255mV，析氢过电势为128mV；经过1000次循环后，该异质结构复合材料的电催化活性仍能保持比较稳定，说明其具有良好的稳定性。同时，该制备方法具有操作简单、成本低廉、条件温和、绿色环保的优势，进而使其能够大面积推广。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1a为实施例1制备的异质结构复合材料的放大40K倍的扫描电子显微镜(SEM)图；图1b为实施例1制备的异质结构复合材料的放大7K倍的扫描电子显微镜(SEM)图；图2为实施例1制备的异质结构复合材料的透射电镜(TEM)图；图3为实施例1制备的异质结构复合材料的X-射线衍射谱(XRD)图；图4为实施例1制备的异质结构复合材料的析氧极化曲线图；图5为实施例1制备的异质结构复合材料的析氧1000圈后线性伏安曲线图；图6为实施例1制备的异质结构复合材料的析氢极化曲线图；图7为实施例1制备的异质结构复合材料的的析氢1000圈后线性伏安曲线图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供了一种一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料的制备方法，包括：将碱式碳酸钴纳米线Co(CO3)0.5(OH)·0.11H2O、硒源、钴源于溶剂中进行溶剂热反应以制得一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料；其中，碱式碳酸钴纳米线负载于泡沫镍NF上。在上述制备方法中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高异质结构复合材料的电催化性能和循环性能，优选地，碱式碳酸钴纳米线、硒源、钴源、NF的用量比为0.02-0.08g：0.5-2.5mmol：0.5-2.5mmol：2.4-4mmol。在上述制备方法中，溶剂的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高异质结构复合材料的电催化性能和循环性能，优选地，碱式碳酸钴纳米线、溶剂的用量比为0.02-0.08g：30-40mL。在上述制备方法中，溶剂热反应的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高异质结构复合材料的电催化性能和循环性能，优选地，溶剂热反应满足以下条件：反应温度为140-200℃，反应时间为1-5h。在上述制备方法中，硒源、钴源和溶剂的种类可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高异质结构复合材料的电催化性能和循环性能，优选地，硒源选自硒氢化钠、二氧化硒和硒粉中的至少一者，钴源选自四水四水合醋酸钴、六水合硝酸钴和六水合氯化钴中的至少一者，溶剂选自水、乙醇中的至少一者。在上述制备方法中，碱式碳酸钴纳米线的制备方法可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高异质结构复合材料的电催化性能和循环性能，优选地，碱式碳酸钴纳米线通过以下方法制备而得：将钴源、氟化铵、脲、泡沫镍于水中进行水热反应，然后清洗、烘干以制得碱式碳酸钴纳米线。在上述碱式碳酸钴纳米线的制备方法中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的异质结构复合材料的电催化性能和循环性能，优选地，钴源、氟化铵、脲、泡沫镍、水的用量比为1-5mmol：2-8mmol：5-20mmol：2.4-4mmol：30-40mL；在上述碱式碳酸钴纳米线的制备方法中，水热反应的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的异质结构复合材料的电催化性能和循环性能，优选地，水热反应满足以下条件：反应温度为100-180℃，反应时间为10-60min；在上述碱式碳酸钴纳米线的制备方法中，钴源的种类可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的异质结构复合材料的电催化性能和循环性能，优选地，钴源选自六水合硝酸钴、四水合醋酸钴和六水合氯化钴中的至少一者。本专利技术还提供了一种一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料，该一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料通过上述的制备方法制备而得。在本专利技术中，一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料的尺寸可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的异质结构复合材料的电催化性能和循环性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料的制备方法，其特征在于，包括：将碱式碳酸钴纳米线Co(CO3)0.5(OH)·0.11H2O、硒源、钴源于溶剂中进行溶剂热反应以制得所述一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料；其中，所述碱式碳酸钴纳米线负载于泡沫镍NF上。

【技术特征摘要】
1.一种一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料的制备方法，其特征在于，包括：将碱式碳酸钴纳米线Co(CO3)0.5(OH)·0.11H2O、硒源、钴源于溶剂中进行溶剂热反应以制得所述一维碱式碳酸钴@二维CoSe/NF异质结构复合材料；其中，所述碱式碳酸钴纳米线负载于泡沫镍NF上。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述碱式碳酸钴纳米线、硒源、钴源、NF的用量比为0.02-0.08g：0.5-2.5mmol：0.5-2.5mmol：2.4-4mmol。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述碱式碳酸钴纳米线、溶剂的用量比为0.02-0.08g：30-40mL。4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述溶剂热反应满足以下条件：反应温度为140-200℃，反应时间为1-5h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述硒源选自硒氢化钠、二氧化硒和硒粉中的至少一者，所述钴源选自四水合醋酸钴、六水合硝酸钴和六水合氯化钴中的至少一者，所述溶剂选自水、乙醇中的至少一者。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：阙荣辉，纪刚，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34