[发明专利]一种镍铁联硒化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种镍铁联硒化合物及其制备方法和应用，该镍铁联硒化合物为多面体纳米晶体，化学式为Ni_xFe_1‑xSe₂，其中X的取值为0.5。本发明通过电沉积法在泡沫镍基底上制备得到Ni₂Fe(OH)₇化合物，与传统使用水热方法所需时间相比，反应时间只需数百秒，大大缩短反应时间，制备过程简单易行，可大面积制备，可以一次性制备出覆盖Ni₂Fe(OH)₇化合物的基底，再通过溶剂热硒化法将泡沫镍硒化得到镍铁联硒化合物，该化合物显示出良好的产氢以及产氧性能。

技术领域

本发明涉及电催化纳米材料领域，更具体地，涉及一种镍铁联硒化合物及其制备方法和应用。

背景技术

在21世纪，氢气被认为是最有前途及最清洁的可再生能源之一。作为一种产生氢气的途径，电化学分解水得到广泛的研究，但是大规模地将水通过电化学的方式分解成氢气和氧气由于其整个过程的低效率而受到极大地阻碍，电化学分解水的效率直接依赖于电催化剂的性质，因此电催化剂在发展高效电化学分解水过程中扮演着十分重要的角色。对于产氢反应，使用最为广泛的催化剂是包括铂以及铂基材料的一类贵重金属，它们往往在很低的过电势时就拥有极高的电流密度。而产氧反应由于四电子转移过程比产氢反应更加复杂，这一过程受到固有的迟滞运动的影响，导致大的过电势出现，并且降低电化学分解水的整体效率，最有效的产氧催化剂主要是包括贵金属(铱和钌)和贵金属化合物，二氧化钌(RuO₂)作为一种优良的产氧催化剂，在碱性溶液中具有比较低的起始电势。但是贵金属及其化合物催化剂由于其稀缺性及高成本极大地阻碍了其广泛的商业化应用，因此，发展储量丰富、环境友好以及高催化效率的低成本非贵金属电催化剂仍然是一个极大的挑战。

在过去数十年中，大量的努力被用于发展高效率的产氢以及产氧催化剂，例如将钙钛矿和过渡金属氢氧化物/氧化物用于产氧反应，将金属化合物(MoS₂，WS₂，Ni₃S₂等)用于产氢反应，并取得了极大的进步。然而将两个电极反应集中到一个电解槽中用于实际应用是非常困难的，因为这些催化剂的稳定性以及活性在广泛的PH值范围内是难以匹配的。比如，二硫化钼(MoS₂)在酸性溶液中可以很好的产氢，但是在碱性电解液中表现不佳；另一方面，某些催化剂如铁，钴，镍(Fe，Co，Ni)基层状双金属氢氧化物在碱性电解液中表现出良好的产氧性能，而在相同的电解液中却几乎没有产氢活性。

所以，发展在相同的电解液中可以同时进行产氢以及产氧的高活性催化剂是十分有必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有电催化剂难以同时实现产氢和产氧催化稳定性和催化活性的缺陷和不足，提供一种镍铁联硒化合物，镍铁联硒化合物对同一电解液的产氢和产氧反应都有很好的催化活性和稳定性。

本发明的目的是提供一种镍铁联硒化合物的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种镍铁联硒化合物，所述镍铁联硒化合物为多面体纳米晶体，化学式为Ni_xFe_1-xSe₂，其中X的取值为0.25~0.75。

本发明的镍铁联硒化合物 为多面体纳米晶体结构，优选正八面体结构，多面体纳米晶体结构通过增加结晶性，暴露出更多具有催化活性的晶面，从而提高催化性能。

优选地，X的取值为0.5。通过改变镍与铁之间的含量比可以提高同一电解液中同时产氢和产氧的催化活性，当它们的比例为1:1时，产氢与产氧性能最优。