[发明专利]一种N掺杂石墨化碳包覆的CoSe2

说明书

本发明公开了一种N掺杂石墨化碳包覆的CoSe₂纳米线的制备及其电催化析氧性能的应用，其制备方法包括：将硝酸钴、氟化氨、尿素混合在一起制得混合反应液；将混合反应液移至高压反应釜中，置于120～180℃下反应200～400分钟，制得Co₂(OH)₂CO₃纳米线；将Co₂(OH)₂CO₃纳米线置于圆底烧瓶中，加入无水乙醇为溶剂，40‑60℃油浴，搅拌下加入氨水，反应10‑20分钟后，加入盐酸多巴胺水溶液，搅拌反应1‑5小时，从而制得Co₂(OH)₂CO₃@DA纳米线；将Co₂(OH)₂CO₃@DA纳米线置于含有硒粉的瓷舟中，并以350～500℃加热0.5～2h，制得N掺杂石墨化碳包覆的CoSe₂纳米线。本发明不仅具有显著的电解水析氧活性，而且稳定性好、原料丰富、成本低廉、制备工艺简单、快速高效，可实现低成本的规模化生产制备。

技术领域

本发明涉及硒化物纳米材料领域，尤其涉及一种N掺杂石墨化碳包覆的CoSe₂纳米线的制备及其电催化析氧性能的应用。

背景技术

推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系符合我国重大战略需求。世界能源消耗主要是不可再生的燃烧后污染严重的化石燃料，目前利用可再生清洁能源的最主方式是发电，然而，可再生能源发电的随机性和间歇性的缺点导致其无法持续高效地提供电能。因此，开发清洁可持续的能源对未来可持续的发展起到至关重要作用。氢能由于具有高能量密度、零碳排放、可再生等优点，被认为是推动未来清洁能源结构转型的重要支柱。传统的制氢方法需要消耗巨大的常规能源，使氢能身价过高，成为典型的“贵族能”，大大限制了氢能的推广应用。电解水制氢避免了传统化石能源制氢带来的环境污染问题，是规模化绿色制氢的新途径。

电解水制氢优点突出，但是，析氧反应作为电解水的半反应，由于涉及多步质子转移过程，严重限制了电解水制氢的效率。因此寻找催化性能优越的析氧催化剂，有效降低电解能耗，提高电化学效率是电解水技术的研究热点和难点。IrO₂、RuO₂等贵金属氧化物在电解水析氧反应中有着极高的催化效率，但其价格高昂、地球上储量少等缺点限制了其工业化规模应用，因此开发具有高效析氧活性及稳定性的非贵金属析氧电催化剂成为现阶段研究的重点。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种N掺杂石墨化碳包覆的CoSe₂纳米线的制备及其电催化析氧性能的应用。该方法不仅成本低廉、绿色环保、工艺简单、快速高效而且具有显著高效的电解水析氧活性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种N掺杂石墨化碳包覆的CoSe₂纳米线的制备方法，包括以下具体步骤：

步骤A、将硝酸钴、氟化氨、尿素混合在一起，并使混合后溶液中硝酸钴的浓度为0.5～2毫摩尔/升、氟化氨的浓度为1.3～5毫摩尔/升、尿素的浓度为3～13毫摩尔/升，从而得到混合反应液；

步骤B、将所述混合反应液转移到高压釜中，并置于120～180℃下反应200～400分钟，从而制得Co₂(OH)₂CO₃纳米线，离心洗涤；