[发明专利]类海胆状二硒化钴纳米粒子的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明公开了类海胆状二硒化钴纳米粒子及其制备方法和应用，类海胆状二硒化钴纳米粒子是将Se粉用NaOH硒化后，加入抗坏血酸混合均匀后加入Co源，同时加入β‑环糊精，混合均匀后充分反应制得，改方法工艺流程简单，不需要特殊的反应设备，原料成本低，且绿色环保，制得的类海胆状二硒化钴纳米粒子具有很好的析氢性能。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体涉及类海胆状二硒化钴纳米粒子的制备方法。

背景技术

随着全球能源危机和环境污染的日益加剧，开发可再生和可持续能源已经成为一种迫切的需求，而氢气作为一种可再生的清洁能源是一种很有前途的化石燃料的替代品。而水分解是一种低沉本环保获取氢能的方法，然而水分解会消耗大量的能量，而点催化剂会显著降低析氢反应的能耗。目前报道的催化剂中，稀有的昂贵金属及其金属氧化物，如Pt，Ru，RuO₂，Ir具有很好的HER和OER性能，但是其昂贵的价格让科研工作者望而却步，但是具有MX₂分子式(其中M＝Mo,W或Co,X＝S或Se)的二维(2D)过渡金属双卤代烷因其独特的光学和电学性能而被认为是重要的多功能材料。

镍及其合金是工业上常用的催化剂，但是在酸性溶液中不稳定，而过渡金属硫族化合物具有显著的电子结构和物理性质，例如超导性，铁磁性和半金属性，其中CoSe₂因其优异的电化学性能受到广泛的研究和关注，但是近年来，由于CoSe₂基由于活性位点暴露不足，活性位点较少，催化活性差，近年来，为了补足这个不足，科研工作者付出了很多的时间和实验去合成各种形貌的CoSe₂，试图暴露更多的活性位点，如纳米薄片，纳米带以及纳米线。此外CoSe₂还应用于储能领域，如超级电容器和钠离子电池。但是这些材料的合成大多都涉及复杂的制造工艺，限制了广泛的应用，因此应该更加注重简单经济的方法。

而CoSe₂的制备，可以通过电沉积法在石墨圆盘(GD)上制备非晶态的CoSe₂薄膜，而电解液由钴的氯化物和二氧化硒所组成，最终沉积然后将合成好的CoSe₂/GD在40℃下干燥，在管式炉中通过不同温度的煅烧，最终会得到CoSe₂的纳米颗粒。也可以通过添加一定量的尿素，氟化铵，硝酸钴在反应釜中反应120℃，10h形成Co(OH)F前体，然后再将做好的Co(OH)F前驱体与NaBH₄和Se粉进行180℃，12h的反应最终生成不同形貌的球状，线状以及短棒状的CoSe₂，其中，形貌是通过在改变前驱体原料中的氟化铵的量来控制。也有用EDTA，Na₂SeO₃，Co(NO₃)₂，滴加到烧杯中，然后添加一定量的水合肼或者氨水，水热反应180℃，24h从而得到片状CoSe₂所组成的微纳米花。

以上的一些方法，分别为合成不同形貌的CoSe₂纳米粒子的一些方法，有各自的优缺点，也存在一定的不足，如用到了像水合肼，亚硒酸钠等剧毒性质的物质和煅烧温度高，流程复杂等和一些繁琐的工艺设备等。因此，急需一种所需能耗低，生产效率高的CoSe₂制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种类海胆状二硒化钴纳米粒子；本发明的目的之二在于提供所述类海胆状二硒化钴纳米粒子的制备方法；本发明的目的之三在于提供所述类海胆状二硒化钴纳米粒子在作为析氢催化剂中的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、类海胆状二硒化钴纳米粒子，由以下方法制备：将Se粉用NaOH硒化后，加入抗坏血酸混合均匀后加入Co源，同时加入β-环糊精，混合均匀后充分反应得到类海胆状二硒化钴纳米粒子。

优选的，所述Se粉与Co源的摩尔比为2：0.5。