[发明专利]一种非晶硼酸钴-单硒化镍@泡沫镍的复合物、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种非晶硼酸钴‑单硒化镍@泡沫镍的复合物、制备方法及应用，属于纳米材料制备领域。本发明的非晶硼酸钴‑单硒化镍@泡沫镍的复合物，在非晶态硼酸钴中，电子从B反向转移到Co，从而Co的d带轨道被填满，能够提供大量的活性位点，且它的短程有序性使得在水分解反应过程中反应物能够在各个方向移动，有助于提高反应的灵活性；单硒化镍和非晶硼酸钴协同作用，使之不仅仅能够在碱性电解液中作为催化剂催化全分解水过程，而且能够在酸性及中性电解液中同时进行催化析氢和析氧。本发明的复合物的应用，在酸性、碱性及中性电解液中均具有优异的析氢和析氧双重电催化性能。

技术领域

本发明属于纳米材料制备领域，尤其是一种非晶硼酸钴-单硒化镍@泡沫镍的复合物、制备方法及应用。

背景技术

减少化石燃料的消耗和开发环境友好型能源已成为这个时代的国际热点问题。氢具有高能量、清洁燃烧产物和可再生性，是碳基燃料的理想替代能源。在过去的几十年里，全球科学界用不同的方法研究了水分子分裂生成氢(H₂)的反应。然而，传统的工业制氢方法存在许多问题，诸如低纯度和温室气体的释放。基于此，通过环保的水裂解的方式制氢是更清洁有效的方式，如电催化，热催化，光催化。其中，电催化水分解是一种方便的方法，而且可以作为间歇能源与风能、太阳能相结合。然而，目前电催化的最大障碍是贵金属的使用，如铂、钯、钌、铱等，高昂的成本严重制约了催化制氢的发展和大规模应用。现阶段，以储量丰富的电催化剂取代贵金属是目前比较常用的策略，但要达到与贵金属相当的催化性能仍是一个挑战。

在非贵金属族中，过渡金属硼酸盐是重要的一类。近年来，过渡金属硼酸盐及其衍生物因其价格低廉、具有良好的物化性质和稳定性而受到广泛关注。例如，中国专利CN120950009A公开了一种负载型硼酸钴催化剂及其制备方法，指出将氧化钛载体用敏化剂溶液进行敏化处理后，采用化学镀溶液进行化学镀进而得到CoB/Ag-TiO₂催化剂，该催化剂对于硼氢化钠水解产氢反应具有高催化活性和循环稳定性。但是该方法工艺复杂，制备过程涉及贵金属银和毒性较强的甲醛溶液，其生产成本和生产过程的安全性需要进一步的提升。

此外，过渡金属硒化物及其衍生物因其极大的催化分解水的潜力而被广泛研究。例如中国专利CN 107262118A公开了一种三维电解水阳极析氧催化剂Fe-NiSe/泡沫镍的制备方法，指出通过自组装的方式能够避免使用不利于导电性的聚合物粘结剂，且三维结构有利于所产生的氧气释放。但是该催化剂仅仅能够在碱性条件下进行催化析氧，而目前，在酸性及中性电解液中进行水分解是催化水分解领域的关键技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的电催化剂酸性及中性电解液中进行水分解性能极差的缺点，提供一种非晶硼酸钴-单硒化镍@泡沫镍的复合物、制备方法及应用。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种非晶硼酸钴-单硒化镍@泡沫镍的复合物，泡沫镍的表面负载有单硒化镍层，单硒化镍层上负载有非晶硼酸钴纳米片。

进一步的，所述泡沫镍的面密度为280-420g/m²。

本发明的非晶硼酸钴-单硒化镍@泡沫镍的复合物，在电催化分解水中作为电催化剂催化析氢；

所用电解液为酸性、碱性或中性。

本发明的非晶硼酸钴-单硒化镍@泡沫镍的复合物，在电催化分解水中作为电催化剂催化析氧；

所用电解液为酸性、碱性或中性。

本发明的非晶硼酸钴-单硒化镍@泡沫镍的复合物，在电催化全解水中作为电催化剂同时催化析氢和析氧；

所用电解液为酸性、碱性或中性。

一种非晶硼酸钴-单硒化镍@泡沫镍的复合物的制备方法，包括以下步骤：