[发明专利]一种自组装钒修饰的NiSe/Ni3

说明书

本发明公开了一种自组装钒修饰的NiSe/Ni₃Se₂自支撑电极及合成方法和应用，合成方法中，以泡沫镍为基底，硒粉水合肼溶液为硒源，偏钒酸钠为钒源，聚烯丙基胺盐酸盐为形貌调控剂，采用水热法合成制备自组装钒修饰的NiSe/Ni₃Se₂自支撑电极，工艺条件温和，成本低、制备周期短、工艺过程容易控制，得到的自组装钒修饰的NiSe/Ni₃Se₂自支撑电极有利于暴露更多催化活性位点数量，加快物质在多相异质界面的交换和电子的转移速率，以协同增强材料的催化活性和稳定性，电流密度大且具有长期循环稳定性和较高的电催化反应的活性，应用于在碱性条件下的电解水反应，具有较高的电催化活性，提高了电催化产氢性能。

技术领域

本发明属于新能源材料制备领域，涉及金属态纳米阵列结构的合成，具体涉及一种自组装钒修饰的NiSe/Ni₃Se₂自支撑电极及合成方法和应用。

背景技术

随着传统化石燃料的消耗殆尽及其带来的一系列环境和社会问题，因此开发清洁、安全，高效、可再生的新能源对社会的可持续发展尤为重要。目前，包括太阳能、风能、潮汐能和生物质能等新能源在诸多领域已得到广泛应用，但它们普遍高度依赖于时间和气候等自然环境而具有间歇性不连续的特点，难以满足可持续能源的需求。氢气(H₂)作为21世纪最理想的清洁能源载体之一，具有燃烧热值高(能量密度为142MJ kg^-1)，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍；氢燃烧的产物是水，对环境无污染；且资源丰富，可持续发展，引起人们的广泛关注，因此如何高效环保的制备氢气是当今急需解决的关键问题。

近几年，研究者们在金属态硒化物产氢电催化剂的开发方面取得了一些突破性的进展，并证实了金属态金属硒化物确实具有优异的电催化产氢性能。其中，金属态的镍基硒化物(NiSe、NiSe₂和Ni₃Se₂)具有比相对应的半导体/绝缘态的催化剂更为优异的电催化活性，这得益于电子在金属态的电催化体相内可以实现更快的电子传输，备受研究者的青睐。目前，Sivanantham等人成功合成了Ni₃Se₂/NF自支撑电极，其微观形貌由聚集的颗粒组成，没有真正实现对材料催化活性数量的暴露，这将不利于进一步提升Ni₃Se₂/NF材料的电催化性能。Zhang等人制备出的具有块状形貌的NiSe/Ni₃Se₂自支撑电极，该电极表面的粒子分散性差且易团聚，减少了反应活性位点的暴露面积，不利于电子在界面的快速传输，限制了电催化剂活性。因此，现有技术需要进一步的改进。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种自组装钒修饰的NiSe/Ni₃Se₂自支撑电极及合成方法和应用，合成制备条件温和，成本低、制备周期短、工艺过程容易控制，得到的自组装钒修饰的NiSe/Ni₃Se₂自支撑电极有利于暴露更多催化活性位点数量，加快物质在多相异质界面的交换和电子的转移速率，以协同增强材料的催化活性和稳定性。

为了实现以上目的，本发明提供了一种自组装钒修饰的NiSe/Ni₃Se₂自支撑电极的合成方法，包括以下步骤：

1)取泡沫镍清洗干燥后备用；

2)称取质量为77.96～79.96mg的硒粉，并加入1.8～2.2ml的水合肼搅拌均匀，得到溶液A；

3)称取质量为34.817～34.837mg的偏钒酸钠和25～30mg的聚烯丙基胺盐酸盐；