[发明专利]一种Se掺杂Ni5

说明书

本发明公开一种硒掺杂磷化镍的制备方法及其在新能源领域中的应用，该制备方法中采用具有孔隙率高、稳定性好、比表面积大等优点的泡沫镍材料作为载体，成功制备了具有独特的多孔纳米片结构的Se掺杂Ni₅P₄。确保了催化剂与导电载体之间良好的电接触和气泡释放，暴露出大量的活性位点。采用该制备方法得到的Se掺杂Ni₅P₄材料的原料成本低，制备工艺简单。且Se元素的引入使材料具有良好的稳定性，多孔纳米片结构提高了材料的比表面积。该Se掺杂Ni₅P₄材料在碱性介质中电解水，其析氢效果良好，稳定性较高。

技术领域

本发明涉及氢能源技术领域，具体的是一种Se掺杂Ni₅P₄材料的制备方法及其在新能源领域中的应用。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，化石燃料的开采和利用已经达到了巅峰。但化石燃料为不可再生能源，并且经过燃烧后所产生的气体会对环境造成严重的污染。氢气作为一种高比能量密度、零温室气体排放的能量载体，可作为一种清洁的可再生能源大规模使用。电解水是得到氢气最有效的一种方法，但其中析氢反应的反应动力学缓慢且能量势垒大，阻碍了水电解的效率。因此，开发高效电催化剂以提高电解水的效率十分必要。

在电解水析氢反应中，贵金属材料Pt及其复合物作为催化剂的催化效率极高。但是，铂及铂基催化剂的稀缺性和较低的耐久性严重阻碍了其在工业生产中的广泛应用。Ni、P元素在地壳中的含量丰富，且近来的研究发现镍磷化合物有很好的电化学析氢性能，近年来，Ni₅P₄颗粒也被报道为高效的HER催化剂，在酸性和碱性介质中都具有高性能，这些催化剂的制备大多是基于纳米颗粒，这些纳米颗粒具有较高的表面积。但也有一些缺点，如不可控的团聚，较高的串联电阻，以及容易氧化等。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供了一种Se掺杂Ni₅P₄材料的制备方法及其在新能源领域中的应用。该制备方法以预处理的泡沫镍作为基底，NaH₂PO₂和Se(硒)粉末作为磷源和硒源，成功合成了Se掺杂Ni₅P₄材料。采用本发明制备方法，有效降低了Ni₅P₄颗粒的不可控团聚，析氢效果良好，工艺成本较低，有望面向工业化生产发展。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种Se掺杂Ni₅P₄材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

步骤1：将一定面积的泡沫镍置于浓度为0.8～1.2mol/L的HCl溶液中浸泡10～20min，取出后用超纯水和无水乙醇各洗涤三次，泡沫镍的预处理完成；

步骤2：将Ni(NO₃)₂·6H₂O、尿素、去离子水混合，磁力搅拌20～40min，得到绿色溶液；泡沫镍的面积与Ni(NO₃)₂·6H₂O的物质的量、尿素的物质的量、去离子水的体积比为1.5cm²：6mmol：10mmol：30mL；

步骤3：将步骤1中完成预处理的泡沫镍和步骤2中得到的绿色溶液一并加入到反应釜，然后将反应釜置于鼓风干燥箱中，控制鼓风干燥箱升温至170℃～190℃并在该温度下保持10～14小时，使反应釜中进行水热反应，得到了在泡沫镍上原位生长的Ni(OH)₂前驱体；