[发明专利]Cu2-x

说明书

本发明提供了Cu_2‑xSe纳米片列阵@泡沫铜复合材料、制备方法及应用，本发明中在水热反应条件下Se粉可被水合肼还原形成Se^2‑，Se^2‑进一步与反应体系中的泡沫铜反应生成Cu_2‑xSe纳米片，从而在泡沫铜表面原位得到Cu_2‑xSe纳米片列阵，制备出Cu_2‑xSe纳米片列阵@泡沫铜复合材料。与现有技术相比，本发明通过简单的一步水热法即可制备出Cu_2‑xSe纳米片列阵@泡沫铜复合材料，制备工艺简单，原料低廉，设备依赖性低，产率高，适于开发工业化大规模生产应用。且所合成的Cu_2‑xSe纳米片列阵@泡沫铜复合材料可作为HER催化剂，相比其他贵金属元素电催化剂，大大降低了HER电催化剂的成本。

技术领域

本发明涉及无机微纳米材料的制备领域，具体涉及Cu2-xSe纳米片列阵@ 泡沫铜复合材料、制备方法及应用。

背景技术

近年来，随着化石燃料资源的日益枯竭以及其燃烧对环境造成的污染等因素，人们开始重视研究将氢气作为一种清洁、可持续的替换能源。通过电化学分解水制氢，因其具有丰富的来源，且产氢过程无污染以及能够持续获得高纯度的氢气的特点，被认为是制氢工艺中最有前景的技术之一。

电分解水过程在阴极发生析氢反应(HER)实际所需电位要大于理论析氢反应电位，即存在过电位。反应的过电位越高，电能损耗越大，这阻碍了电化学分解水制氢工艺的实际应用。为了实现经济效益的最大化，运用高活性的HER 电催化材料实现在低的过电位下获得较高的电流密度，对于电化学分解水制氢技术就显得尤为重要。

贵金属Pt具有极高的HER催化活性，但是高成本以及低储存量限制了Pt 实际应用。因此，基于非贵金属元素设计合成出高性能的催化剂用以代替Pt，是目前研究电解水制氢工艺的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供Cu_2-xSe纳米片列阵@泡沫铜复合材料及其制备方法，采用的原材料及工艺设备简单、制备成本低、易实现规模化，且所制备的材料具有HER电催化活性。

本发明还提供了Cu_2-xSe纳米片列阵@泡沫铜复合材料作为电分解水析氢反应催化剂的应用。

本发明提供的Cu_2-xSe纳米片列阵@泡沫铜复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将硒粉溶解于水合肼中，然后加入超纯水，得到的混合溶液置于反应釜中，泡沫铜置于其中，加热反应；

2)反应结束后冷却至室温，取出泡沫铜，洗涤、干燥，得Cu_2-xSe纳米片列阵@泡沫铜复合材料。

步骤1)中硒粉与水合肼的用量比为：0.1～0.3：5mmol/mL；即硒粉与水合肼的用量比为：0.1～0.3：5，其中硒粉单位为mmol，水合肼单位为mL。

进一步的，步骤1)中水合肼与超纯水的体积比为1:4。

步骤1)中所述泡沫铜使用前经过如下处理：将泡沫铜放入盐酸溶液中清洗去除表面氧化物，再用乙醇和超纯水将表面洗净后真空干燥；即可。

步骤1)中所述的加热反应是指在160℃下加热反应12-16h。

步骤2)所述洗涤是指用去离子水和无水乙醇分别清洗3-5次；

步骤2)中所述的干燥是指在真空干燥箱中，60-80℃下干燥6-10h。

本发明提供的Cu_2-xSe纳米片列阵@泡沫铜复合材料采用上述方法制备得到。

本发明提供的Cu_2-xSe纳米片列阵@泡沫铜复合材料作为电分解水析氢反应催化剂的应用。