[发明专利]一种氧化石墨烯负载镍钴双金属硒化物析氧催化剂及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种氧化石墨烯负载镍钴双金属硒化物析氧催化剂及其制备与应用，首先是用氧化石墨烯制备Ni_0.5Co_2.5O₄/GO前驱体，随后加入一定比例的Ni_0.5Co_2.5O₄/GO、硒粉和硼氢化钠至去离子水中，搅拌混合，再转移到50mL反应釜中，进行水热硒化，最后通过离心、洗涤和干燥制得氧化石墨烯负载棒状镍钴双金属硒化物的析氧催化剂。本发明所制得的催化剂具有良好的导电性、较低的电阻、较高的离子迁移率以及良好析氧稳定性，其用于电催化析氧，在电流密度在10mA/cm²时的过电位仅为284mV，整个制备方法简单，成本低廉，原料清洁，符合环保理念的生产。

技术领域

本发明属于电催化材料技术领域，涉及一种氧化石墨烯负载镍钴双金属硒化物析氧催化剂的制备方法。

背景技术

能源短缺和环境污染问题是21世纪以来人类社会发展所面临的两大难题。因此寻找洁净可再生能源及开发高效的能量储存和转换技术是当务之急。电催化分解水技术不仅可长期将可再生水资源转化氢能源储存起来以方便人们日常生活的需求，而且顺应了当前“可持续发展”的要求。电催化析氧反应是多种能量转换反应的核心，是燃料电池和锌空电池主要反应的半反应。然而，其四电子转移过程能垒较高、发生反应需要的过电位比较大，反应动力学缓慢，从而制约了电解水产氢。因此，研发一种过电位低，反应动力学快、价格低廉的析氧催化剂迫在眉睫。

商用的RuO₂和IrO₂贵金属催化剂，其金属源为贵金属，在地球上来源稀少，价格高昂，因此对电解水制氢的普及也起到了限制作用，因此，非贵金属析氧催化剂的研究被推上浪潮。镍和钴作为经典型电催化析氧反应金属，有着良好的析氧反应性能，而硒化物有着和硫化物一样的优异性能，然而，其在电容和电池领域运用较多，在催化领域运用较少，结合其自身特点，将其与金属镍和钴进行化合，形成双金属硒化物，使其具有更多的活性位点，但是，由于硫族化合物导电性能较低，因此，结合氧化石墨烯导电性强的，载流子率较高的特点，使其与氧化石墨烯复合是一种行之有效的措施。

如中国专利201810639162.8公开了一种Co_0.1Ni_0.75Se/rGO复合材料的制备方法及其应用，所述复合材料的制备方法如下：(1)将氧化石墨烯分散于去离子水中，形成均一分散液A；(2)将六水合氯化镍、六水合硝酸钴在去离子水中溶解均匀后，加入亚硒酸钠，并将乙醇胺溶剂和水合肼依次缓慢加入其中，搅拌均匀得混合溶液B；(3)将分散液A缓慢加入到混合液B中搅拌均匀后转移至反应釜中，密封后置于电热鼓风干燥箱中，加热至140℃，恒温反应24h，所得产物经离心、洗涤后制得所述复合材料。与本发明相比，此发明(Ni_0.5Co_2.5Se₄/GO)反应时长为24h,反应时间较长。同时，合成原料(亚硒酸钠、乙醇胺和水合肼)价格更加高昂。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种氧化石墨烯负载镍钴双金属硒化物析氧催化剂及其制备与应用，以解决现有商用电解水析氧催化剂的催化活性不高、稳定性不强和价格昂贵的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提供了一种氧化石墨烯负载镍钴双金属硒化物析氧催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)取氧化石墨烯分散于去离子水中，再加入六水硝酸镍、六水硝酸钴和尿素，搅拌后加热反应，所得反应产物离心、洗涤、干燥后，煅烧，即得到氧化物前驱体；

(2)取硒粉和硼氢化钠添加到去离子水中，搅拌溶解，再加入氧化物前驱体，搅拌反应，所得产物离心、洗涤、干燥，即得到目的产物。

进一步的，步骤(1)中，氧化石墨烯、六水硝酸镍、六水硝酸钴和尿素的添加量之比为50mg:1mmol:5mmol:18mmol。