一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种硒化钴‑硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料及其制备方法和应用。采用的技术方案如下：将氧化石墨烯，在去离子水中超声分散，再加入抗坏血酸和烷基糖苷搅拌，随后移入水热反应釜中，在80℃下反应12h，取出还原氧化石墨烯水凝胶(GH)在室温下冷却，然后在‑18℃完全冷冻6h，再室温下解冻，随后在60℃下干燥得到还原氧化石墨烯气凝胶(GA)。将CoMoO

【技术实现步骤摘要】
一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料及其制备方法和应用
本专利技术应用于电解水制氢
，涉及一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料的制备方法与应用，属于微纳米制备

技术介绍
随着全球人口的持续增加和社会的不断发展，人类对能源的需求日益增加，而能源短缺及能源消耗所带来的环境问题已经威胁到了人类的生产生活。氢气作为一种新型清洁能源，是替代传统化石燃料的理想选择，而氢能作为一种理想的二次能源，具有十分广阔的应用前景。当前工业制氢工艺主要是石化催化裂化及天然气蒸汽重整制氢，而该项工艺并不与现如今的“绿色可持续发展”战略相符，因此寻找一种高效、清洁和可持续的方法来制备氢气十分关键。在众多制氢方法中，电化学催化制备氢气干净、无污染且方便快捷。在电化学催化制氢所用的催化剂中，铂等贵金属催化剂具有极低的过电位和非常好的析氢效果，但是因其价格昂贵且自身储量较少，成本较高，限制了其在电解水制氢方面的发展与应用。目前，过渡金属硫族化合物(TMD)材料受到了越来越多的关注，并在电催化析氢方面受到了广泛、深入的研究。但是，单一的TMD材料极易团聚而导致暴露出活性位点减少，以至于在电解水的过程中过电位偏大，析氢效果也大大降低。通过将TMD材料锚定在还原氧化石墨烯气凝胶上，就可避免TMD材料过分团聚的问题。用还原氧化石墨烯气凝胶(GA)作为载体可以将TMD材料均匀的分散在气凝胶上，从而暴露出更多的活性位点。此外，还原氧化石墨烯气凝胶具有优良导电能力的同时，又具有高度多孔结构，可进一步加速电解质的传输与电子的转移。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料(MS-CSNTs/GA复合材料)的制备与应用，本专利技术通过以CoMoO4为前驱体，再加入硒粉、水合肼和GA，将硒化钴-硒化钼空心纳米管锚定在GA上。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料，所述的复合材料是以CoMoO4为前驱体，再加入硒粉、水合肼和GA进行反应，将硒化钴-硒化钼空心纳米管锚定在GA上所得到的。一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料制备方法，包括以下步骤：1)将通过改进的Hummers方法制得的氧化石墨烯溶于去离子水中超声分散30-60min，再加入抗坏血酸和烷基糖苷，搅拌，随后移入水热反应釜中进行水热反应，得到GH进行冷冻，干燥得到GA；2)将CoMoO4超声分散在去离子水中，随后加入硒粉、水合肼和GA，搅拌均匀后移入于水热反应釜中进行水热反应，干燥后得到MS-CSNTs/GA。优选地，上述的一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料制备方法，按质量比，氧化石墨烯：抗坏血酸：烷基糖苷＝1：1-3：1-3。优选地，上述的一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料制备方法，步骤1)中，搅拌速率为2500-5000rpm，搅拌时间为3-8min。优选地，上述的一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料制备方法，步骤1)中，水热反应的温度为70-90℃，反应时间为10-15h。优选地，上述的一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料制备方法，步骤2)中，CoMoO4与硒粉的摩尔比为1:1-1:6。优选地，上述的一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料制备方法，步骤2)中，按质量比，CoMoO4:水合肼:GA＝10-30：1：5-10。优选地，上述的一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料制备方法，步骤2)中，水热反应的温度为170-190℃，反应时间为20-30h。上述的一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料在电催化分解水制氢中的应用。本专利技术充分利用硒化钼独特的层状结构，形成硒化钼和硒化钴相互交错的结构，防止硒化钼与硒化钴过分团聚。本专利技术所制备的硒化钴-硒化钼复合材料具有空心纳米管状结构，并通过GA作为载体，通过调节其孔隙的大小，从而改善其导电性能。本专利技术的有益效果：1)本专利技术制备出的硒化钴-硒化钼复合材料是空心纳米管状，为电催化水分解提供了大量的活性位点。同时，硒化钴与硒化钼协同作用，使该材料有较好的电催化效果和稳定性。2)本专利技术在制备过程中将硒化钴-硒化钼复合材料锚定在GA上，GA作为载体不参与化学反应，可直接用做工作电极，以便于后续应用和测试。3)本专利技术制备的MS-CSNTs/GA复合材料，电催化水分解效果较好，在电流密度为-10mA/cm2时的过电位167mV，具有较小的过电位。与其他材料相比，例如MoS2/GA、CoSe2/GA、MoSe2-CoSe2/RGO等，本专利技术的材料具有较小的过电位，说明较好的电催化效果，大大降低了电解水时所需的能量，改善了电解水时存在的过电势较大这一问题。4)本专利技术采用特定的反应条件、原料，经过一锅法水热得到的材料具有较好的电催化水分解的效果，且制备方法简单，成本低。易实现工业化生产。综上所述，本专利技术制备的催化剂具有较好的电催化水分解能力，较低的过电位，且合成方法简单，具有实际可靠的应用性。附图说明图1a是本专利技术实施例1中CoMoO4的XRD图。图1b是本专利技术实施例1中CoMoO4的扫描电镜图。图1c是本专利技术实施例1中MS-CSNTs的扫描电镜图。图1d是本专利技术实施施1中GA的扫描电镜图图1e是本专利技术实施例1中MS-CSNTs/GA的扫描电镜图。图1f是本专利技术实施例1中MS-CSNTs/GA、GA和MS-CSNTs的XRD图。图2是本专利技术实施例1中MS-CSNTs/GA的电催化性能测试曲线图。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术做进一步说明，但不限于此。实施例1氧化石墨烯的制备：将1g石墨粉，3g高锰酸钾和60mL浓硫酸分别在-18℃冷冻30min。随后将其混合在烧瓶中，冰水浴下搅拌2h；再移入50℃油浴下搅拌6h，接下来缓慢加入120mL去离子水，再加过氧化氢(30％)直到溶液无气泡产生为止，最后将溶液离心至pH为7，再干燥得到氧化石墨烯。CoMoO4的制备：取0.4839g二水合钼酸钠，0.5821g六水合硝酸钴和去离子水在室温下搅拌，随后移入水热反应釜中，在180℃下反应12h，冷却至室温后过滤，60℃干燥后得到CoMoO4。MS-CSNTs复合材料的制备：将110mg的CoMoO4分散在64mL去离子水中，随后加入158mg的硒粉和6mL水合肼，搅拌均匀后移入水热反应釜中，在180℃下反应24h，60℃干燥后得到MS-CSNTs。MS-CSNTs/GA复合材料(r＝3500)的制备：1)将120mg氧化石墨烯，在10mL去离子水中超声分散60min，加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料，其特征在于，所述的复合材料是以CoMoO

【技术特征摘要】
1.一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料，其特征在于，所述的复合材料是以CoMoO4为前驱体，再加入硒粉、水合肼和GA进行反应，将硒化钴-硒化钼空心纳米管锚定在GA上所得到的。


2.一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将通过改进的Hummers方法制得的氧化石墨烯溶于去离子水中超声分散30-60min，再加入抗坏血酸和烷基糖苷，搅拌，随后移入水热反应釜中进行水热反应，得到GH进行冷冻，干燥得到GA；
2)将CoMoO4超声分散在去离子水中，随后加入硒粉、水合肼和GA，搅拌均匀后移入于水热反应釜中进行水热反应，干燥后得到MS-CSNTs/GA。


3.如权利要求2所述的一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料制备方法，其特征在于：按质量比，氧化石墨烯：抗坏血酸：烷基糖苷＝1：1-3：1-3。


4.如权利要求2所述的一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊英，陈旭，崔俊硕，于海彪，单炜军，王月娇，娄振宁，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21