[发明专利]一种高效双金属镍钼硒化物电催化材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种高效双金属镍钼硒化物电催化材料的制备方法，包括步骤：按照镍与钼的摩尔比为1～3：1～3的比例制备镍钼混合液；将所述镍钼混合液转入盛有泡沫镍的反应容器中进行溶剂热处理后，取出所述泡沫镍并真空干燥后得到原位生长的所述纳米线前驱体；将所述纳米线前驱体覆盖硒粉，在氩氢混合气氛中以300‑500℃条件下进行一次煅烧，冷却后，在惰性气氛中以300‑500℃经过第二次煅烧后得到相变后的镍钼双金属硒化物材料NiSe‑MoSe₂/NF。经过本发明制备的双金属镍钼硒化物电催化材料为原位生长获得纳米线结构，可直接用作工作电极，具有大的比表面积；对于电催化水还原产氢及氧化产氧具有极低的过电位，并且具有良好的稳定性。

技术领域

本发明涉及电极催化材料技术领域，具体涉及一种高效双金属镍钼硒化物全解水电催化材料及其制备方法。

背景技术

氢气由于其重量最轻、导热性最好、理想发热值高、燃烧性能好、无毒、耗损少、利用率高和运输方便等特点，被认为是一类理想的未来清洁能源。目前工业产氢的主要方法包含：1)化石燃料制氢；2)工业副产品制氢；3)甲醇重整制氢；4)电解水制氢。

其中，化石燃料制氢仍是最主要的途径，并且前三种方式均会产生不利于环境的副产品。电解水产氢源于具备其简便性，低成本，零温室气体排放和高能量转化效率等优点，是一种解决能源问题极具前景的手段。

电解水由两个半反应过程组成：阴极产氢和阳极产氧，其本身存在高能垒和低反应速率问题。因此，为了降低水分解的反应能垒，加快反应的效率，亟需寻找一种性能良好的催化剂。它需要具备以下几个特点：1)优异的导电性；2)高活性的催化位点；3)大的电化学活性表面积；4)良好的稳定性。目前的商业催化剂：贵金属铂及其化合物是高效的产氢催化剂，贵金属氧化物二氧化铱、二氧化钌是常用的高效的产氧催化剂，但是其昂贵的价格和不稳定性致使它们不能用于大规模的工业生产。过渡金属硫化物—二硫化钼已被大量研究并应用于电解水产氢领域，而过渡金属硒化物—二硒化钼比二硫化钼具备更好的导电性，因此具有被用于制备高效电催化剂的潜力。目前被报道的二硒化钼催化剂大多都被应用于酸性电解液中，而在碱性溶液中相对较少。这源于二硒化钼在碱性溶液中对水的裂解能力不足。目前，工业中大量应用的电解液为碱性，因此探索制备一种碱性全解水催化剂具有更广泛的应用前景。另外，二硒化钼的活性位点只存在于基面边缘，而大量面内的位点处于惰性状态，未被利用，活性位点数目较少。

有鉴于此，有必要研究一种新型的全解水电催化材料，以解决现有技术中贵金属催化剂在电解水产氢过程中稳定性差和过渡金属二硒化钼在碱性溶液中性能不足技术问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种催化性能高、且适用于碱性溶液中全解水制氢的电催化材料。

为实现上述目的，本发明提出的一种高效双金属镍钼硒化物电催化材料的制备方法，包括步骤：

S1，镍钼混合溶液的制备：按照镍与钼的摩尔比为1～3：1～3的比例，将镍源和钼源加入到含有表面活性剂的溶剂中，并搅拌混合后，得到所述镍钼混合液；

S2，纳米线前驱体的制备：将所述镍钼混合液转入盛有泡沫镍(Nickel foam,NF)的反应容器中进行溶剂热处理后，取出所述泡沫镍并真空干燥后得到原位生长的所述纳米线前驱体；

S3，一次煅烧：将所述纳米线前驱体覆盖硒粉，在氩氢混合气氛中以300-500℃条件下进行第一次煅烧，得到镍钼双金属硒化物材料Ni_0.85Se-MoSe₂/NF。

进一步地，还包括步骤S4，二次相变煅烧：在所述一次煅烧结束并冷却后，再将所述镍钼双金属硒化物材料Ni_0.85Se-MoSe₂/NF在惰性气氛中以300-500℃进行第二次煅烧，得到相变后的镍钼双金属硒化物材料NiSe-MoSe₂/N。

进一步地，其中，