[发明专利]一种硒化镍/石墨烯复合材料的制备及应用

说明书

本发明公开了一种硒化镍/石墨烯复合材料的制备及应用，本发明制备方法以Se、NiCl₂•6H₂O、N₂H₄•H₂O和柠檬酸钠作为前体制备硒化镍（Ni_0.85Se），N₂H₄•H₂O作为还原剂可以将Se还原为Se^2‑，柠檬酸钠作为一种络合剂对反应有促进作用，通过在GO溶液热回流过程中加入N₂H₄•H₂O作为还原剂，使得GO还原为RGO，Ni_0.85Se和RGO通过水热反应形成复合材料Ni_0.85Se/RGO。本发明制备的复合材料Ni_0.85Se/RGO经过与导电性良好的RGO复合后，其导电性得到显著提高，用于电催化剂在电解水OER过程中表现出优异的电催化性能和良好的稳定性。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种硒化镍/石墨烯复合材料的制备，主要作为催化剂用于电解水析氧反应中。

背景技术

石墨烯是一种二维的碳纳米材料，已经广泛应用于超级电容器、电催化裂解水、锂离子电池、纳米材料以及储氢等领域。氧化石墨烯（GO）在表面和内部接枝有不同含氧官能团（如羟基、环氧基、烷氧基、羧基和羰基），这些含氧官能团可以增加石墨片层的层间距，并使得碳原子从sp²杂化转变为sp³杂化，使氧化石墨烯的亲水性提高，使得催化剂活性物种在石墨烯表面的均匀分散成为可能。氧化石墨烯和催化剂前驱体之间的氧化还原反应使得催化剂纳米颗粒可以在石墨烯的基底平面上自发沉积，从而提高催化剂颗粒的分散性，并且可以提供一个具有高的电子传导率的网状结构，以降低欧姆损耗。

硒化镍（Ni_0.85Se）作为一种半导体材料由于其独特的电学及磁学性能、已经在光记录材料、太阳能电池、传感器、激光材料以及光纤等领域显示出了广阔的应用前景。近年来越来越多的人开始将其应用在电催化裂解水领域，由于其优异的电催化性能。但是纯硒化镍的导电性能还有待提高，因此将石墨烯和硒化镍复合在一起有望提高其导电性，从而提高其电催化裂解水的能力，使之作为一种电催化剂更好的应用于电解水领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种硒化镍/石墨烯复合材料的制备方法。

本发明的另一个目的是提供上述硒化镍/石墨烯复合材料作为电催化剂用于电解水析氧反应中。

一、硒化镍/石墨烯复合材料的制备

本发明硒化镍/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下工艺步骤：

（1）将NiCl₂•6H₂O和柠檬酸钠在去离子水中分散均匀得到NiCl₂•6H₂O和柠檬酸钠的混合液，将硒在N₂H₄•H₂O中分散均匀得硒溶液，将NiCl₂•6H₂O和柠檬酸钠的混合液与硒溶液混合均匀，于120~160℃下水热反应8~12h，洗涤，冷冻干燥，得到硒化镍，标记为Ni_0.85Se。其中，NiCl₂•6H₂O和柠檬酸钠的质量比1:1.4~1:1.8；硒与NiCl₂•6H₂O的质量比为1:2.5~1:2.8；硒溶液的质量浓度为23~48mg/mL。