[发明专利]一种锂插入式硒类化合物、其制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种锂插入式硒类化合物的制备方法，包括：将硒类化合物与有机锂化合物在有机溶剂中混合，在保护气氛中加热反应，得到锂插入式硒类化合物；所述硒类化合物为铂族元素的硒类化合物。与现有技术相比，本发明通过锂插入制备锂插入式硒类化合物，制备方法简单，得到的产物孔隙率高、比表面积大以及硒空位，利用上述复合效应，锂插入式硒类化合物在电解水反应中具有高活性与高稳定性。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，尤其涉及一种锂插入式硒类化合物、其制备方法及应用。

背景技术

随着环境意识的增强和对有限资源认识的加深，为了减少对石油化工能源等不可再生资源的依赖，寻求并开发清洁、廉价、便捷、有效的能源供给方式已经成为能源产业首当其冲的任务。

氢作为一种绿色燃料，可以简单地通过电化学或光化学的水分解来产生，为建立可持续和环境友好的能源系统提供了解决方案。近年来，针对各种低污染电池技术的研发方兴未艾，尤其值得关注的是可再生的燃料电池、可充电重复利用的金属-空气电池、电解水等新能源技术。这些新能源技术都是以电化学催化过程为基础，而电催化过程需要催化剂来降低反应过程的能耗。电催化分水包括析氢反应(HER)和析氧反应(OER)，由于这两种半反应的热力学和动力学都不理想，通常在电解槽中需要较大的过电位。

目前，铂金属氧化物和铱/钌氧化物分别是HER和OER的基准电催化剂。然而，这些单独的催化剂在集成电解槽中的实际应用往往由于工作条件不匹配而受到阻碍。此外，制造单独的催化剂需要不同的设备和工艺，这样就增加了成本和时间。为了解决这些问题，需要在相同的电解质中为HER和OER开发双功能电催化剂。

经过人们的研究和开发，诸如过渡金属硫化物、硒化物、磷化物及其氧化物、氢氧化物等一系列成本低廉、性能稳定的非贵金属催化剂出现，但是其性能与贵金属催化剂相差较远，且需要较高的负载量。而且，它们大多只适用于碱性电解槽，尽管很少发现在酸性或中性条件下有效。

与碱性电解液相比，酸性电解液结合质子交换膜(PEM)具有离子电导率高、副反应少、成本低、有效抑制气体交叉等优点。目前PEM水裂解面临的挑战是，OER催化剂在酸性介质中存在腐蚀或活性差的问题。此外，中性电解质具有环境友好性和生物相容性，可用于生物升级转化和低成本的直接海水分离。但不幸的是，在环境电催化条件下，很少有催化剂在中性介质中表现良好。在这种情况下，三种pH下的双功能电催化剂对整体水裂解的要求越来越高，以一种可调节的方式适应多样化的应用，但仍然是一个巨大的挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种具有双功能电催化剂作用的锂插入式硒类化合物、其制备方法及应用。

本发明提供了一种锂插入式硒类化合物的制备方法，包括：

将硒类化合物与有机锂化合物在有机溶剂中混合，在保护气氛中加热反应，得到锂插入式硒类化合物；所述硒类化合物为铂族元素的硒类化合物。

优选的，所述硒类化合物与有机锂化合物的质量体积比为(60～100)mg：1ml。

优选的，所述硒类化合物选自二硒化铱；所述有机锂化合物选自正丁基锂。

优选的，所述加热反应的温度为60℃～80℃；加热反应的时间为1～5h。

优选的，所述硒类化合物按照以下方法制备：将硒粉与铂族金属粉混合，真空煅烧，得到硒类化合物。

优选的，所述真空煅烧的温度为950℃～1150℃；所述真空煅烧的时间为25～40h；真空煅烧的真空度为10^-4～10^-6torr。

优选的，所述真空煅烧包括第一次真空煅烧与第二次真空煅烧；第一次真空煅烧后冷却至室温后再进行第二次真空煅烧。

本发明还提供了上述所制备的锂插入式硒类化合物。