一种负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料及其在电催化中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料及其在电催化中的应用。制备方法包括如下步骤：将钴盐和镍盐溶于去离子水中，得Co(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)混合溶液；将Co(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)混合溶液加入到纤维素中，搅拌30

【技术实现步骤摘要】
一种负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料及其在电催化中的应用


[0001]本专利技术属于微纳米制备
，具体涉及一种应用于电解水制氢的负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着经济的持续发展，全球对于能源的需求量逐渐增大，不可持续能源也在不断消耗，因此对于可持续能源的探索是十分重要的。而氢能作为可持续清洁能源，已经开始对煤、石油、天然气进行部分取代。可见氢能作为二次能源，具有极大的应用前景。我国在氢能方面的研究已经取得多方面进展，目前制取氢气的方式主要有煤制氢，石油制氢等，工业副产氢气受限于主产品的产能，制氢规模存在天花板，长期下去将遇到产能瓶颈。而水电解法制氢，原料易得、节能环保，预计将成为制氢的主流工艺。
[0003]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，但是因价格昂贵且自身储量稀少，成本较高，限制了其在电解水制氢方面的发展与应用。考虑到过渡金属基化合物具有优异的催化性能和电学性能，同时双过渡金属各组分之间存在强烈的电子调节和协同作用，制备双过渡金属基复合材料吸引了越来越多的关注，并在电催化析氢方面受到了广泛、深入的研究。硒作为硫的同族元素，具有较高导电率，与硫具有相当的体积比容量，近几年来有一些研究人员发现硒化物更具有作为电极材料的潜力。然而硒化物自身导电性能较低，因此，考虑采取将硒化物与导电性强、载流子较高的氧化石墨烯相复合的方式，从而达到提高复合材料导电性的目的。

技术实现思路

>[0004]本专利技术的目的在于提供一种负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料的制备方法，为现有的电催化应用上的电极材料添加一类新的复合材料。
[0005]本专利技术所公开的负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料，是通过以纤维素为载体，将金属钴镍负载于纤维素上进行高温裂解，再加上硒粉、水合肼进行反应，将硒化钴
‑
硒化镍紧紧附着在CNC上所获得。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料，制备方法包括如下步骤：
[0007]1)将钴盐和镍盐溶于去离子水中，得Co(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)混合溶液；
[0008]2)将Co(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)混合溶液加入到纤维素中，搅拌30
‑
40min后，升温至60
‑
80℃，加热搅拌4
‑
6h，所得产物高温裂解后，冷却，真空干燥，得中间体；
[0009]3)向中间体中，加入去离子水，超声分散后，加入硒和水合肼，搅拌1
‑
1.5h，所得混合物移至水热反应釜中，水热反应后，洗涤，干燥，得负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料。
[0010]进一步的，上述的一种负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料，步骤
1)中，所述钴盐为Co(NO3)2·
6H2O；所述镍盐为NiCl2·
6H2O。
[0011]更进一步的，上述的一种负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料，按质量比，Co(NO3)2·
6H2O:NiCl2·
6H2O＝1:(0.5
‑
2)。
[0012]进一步的，上述的一种负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料，步骤2)中，所述纤维素是微晶纤维素。
[0013]更进一步的，上述的一种负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料，步骤2)中，按质量比，微晶纤维素:钴盐与镍盐质量和＝1:0.5
‑
1。
[0014]进一步的，上述的一种负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料，步骤2)中，所述高温裂解是，将产物置于管式炉中，800
‑
1000℃下反应2
‑
3h。
[0015]更进一步的，上述的一种负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料，升温速率为2
‑
5℃/min。
[0016]进一步的，上述的一种负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料，步骤3)中，按质量比，中间体:硒＝1:1.5
‑
1.6。
[0017]进一步的，上述的一种负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料，步骤3)中，所述水热反应是，于160
‑
200℃下反应24h。
[0018]本专利技术提供的负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料在电催化分解水制取氢中的应用。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]1、本专利技术制备的负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料，充分利用硒化物独特的球状和层状结构，所形成的硒化钴和硒化镍相互交错分布的结构，防止了硒化物间的团聚。本专利技术所制备的负载双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料具有片层结构，并以纤维素为载体，硒化物相对均匀的锚定在纤维素上，从而改善了硒化物的导电性能。
[0021]2、本专利技术制备的负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料，是空心纳米管状结构，其中通过以纤维素基石墨烯为催化剂载体，引入CoSe2和NiSe2双过渡金属硒化物，不仅可以改善催化剂材料的导电性，同时又可以增强电催化材料的稳定性。
[0022]3、本专利技术制备的负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料，在制备过程中，将双金属硒化物复合锚定在纤维素基石墨烯上，所形成的复合材料可直接用做工作电极，便于后续应用和测试。
[0023]4、本专利技术制备的CNC
‑
1CS,2NS复合材料，其电催化水分解效果较好，在电流密度为
‑
10mA/cm2时的过电位为227mV。与其他材料相比，如Ag
‑
CoSe2在
‑
10mA/cm2时的过电位是320mV，本专利技术的材料具有较小的过电位，说明表现出较好的电催化效果，其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。
[0024]5、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。
[0025]综上所述，本专利技术制备的负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料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
[0026]图1a是实施例1
‑
3和对比例1
‑
2制备的中间体的XRD图。
[0027]图1b是实施例1
‑
3和对比例1
‑
2制备的复合材料的XRD图。
[0028]图2a是对比例1制备的复合材料CNC
‑
4NS的扫描电镜图。
[0029]图2b是对比例2制备的复合材料CNC
‑
4CS的扫描电镜图。
[0030]图2c是实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料，其特征在于，制备方法包括如下步骤：1)将钴盐和镍盐溶于去离子水中，得Co(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)混合溶液；2)将Co(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)混合溶液加入到纤维素中，搅拌30
‑
40min后，升温至60
‑
80℃，加热搅拌4
‑
6h，所得产物高温裂解后，冷却，真空干燥，得中间体；3)向中间体中，加入去离子水，超声分散后，加入硒和水合肼，搅拌1
‑
1.5h，所得混合物移至水热反应釜中，水热反应后，洗涤，干燥，得负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料。2.根据权利要求1所述的一种负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料，其特征在于，步骤1)中，所述钴盐为Co(NO3)2·
6H2O；所述镍盐为NiCl2·
6H2O。3.根据权利要求2所述的一种负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材料，其特征在于，按质量比，Co(NO3)2·
6H2O:NiCl2·
6H2O＝1:(0.5
‑
2)。4.根据权利要求2所述的一种负载钴镍双金属硒化物的纤维素基石墨烯复合材...

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