[发明专利]一种硒化物包覆碳纳米管材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种硒化物包覆碳纳米管材料的制备方法，将微波和高压协同作用，一步制备纳米花状且包覆碳纳米管的硒化物。本发明公开的硒化物包覆碳纳米管是将钼源、硒源与有机溶剂乙二胺混合后，通过微波辐射提供的能量及高压的共同作用，可极大地提升加热效率，促进钼源、硒源等离子的运动以及碰撞机率，降低了反应所需沸点，节省大量时间。高效可控地制备出硒化物包覆碳纳米管材料。本发明提出的硒化物包覆碳纳米材料具有较高的比表面积，更多的活性位点，并且制备方法具有原料易得，工艺简单，成本低廉，产量高的优势，有望在电催化领域取得令人瞩目的成绩。

技术领域

本发明属于电解水技术领域，具体涉及一种硒化物包覆碳纳米管材料的制备方法。

背景技术

近年来，随着化石燃料的大量消耗以及随之而来的能源短缺，环境污染和温室效应等问题，基于能源转换装置和技术开发绿色可持续的能源逐渐成为全球社会发展的共同主题。目前，氢气是最具有前途的清洁可再生能源，电催化水分解法是制备氢的最佳可用技术之一。在催化剂的选择中，铂(Pt)是电催化制氢最有效的催化剂，然而，Pt的高成本和有限的地球储量限制了其大规模的应用。因此，开发高效，稳定的非贵金属催化剂是电解水制氢的关键之一。

而过渡金属硒化物由于其优越的物理化学性能，受到很大的关注，可以和硒源二氧化硒反应形成硒化物的金属有很多，常见的有钼，钨，镍，钴，铁，铈等。硒化钼作为典型的过渡金属硫族化合物之一，是过渡金属化合物纳米材料中的典型代表，具有比表面积大，表面活性高的特点，但导电性较差，易于团聚，对其在电解水制氢领域的应用受到了限制。

本发明是针对上述产物及技术存在的缺陷，提供了一种用微波高压搅拌协同的新的方法来合出硒化物包覆碳纳米管材料及其应用。高压、微波和搅拌同时进行，具有协同增效的作用，碳纳米管作为导线，解决纯硒化钼的不足，制得的硒化物包覆碳纳米管材料具有高比表面积和高催化活性。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种硒化物包覆碳纳米管材料的制备方法，包括如下步骤：

微波、高压及搅拌三者同时进行，协同反应，一步制备出硒化物包覆碳纳米管材料，改善了普通水热耗时长，易团聚的缺陷，包括以下步骤：

(1)将钼基元素源、硒源和氧化后的碳纳米管置于水中，剧烈搅拌，加入还原剂聚乙二醇和具有配位作用的有机溶剂乙二胺，继续剧烈搅拌，得到分散均匀的悬浊液；

(2)将步骤(1)获得的悬浊液放入反应釜中，进行溶剂热反应，反应过程中全程控制反应釜内压力至少为1兆帕，反应过程中全程伴随搅拌并通过微波加热控制反应温度为100～220℃，待反应结束后冷却至室温，得到含产物的溶液；

(3)将步骤(2)得到的含产物的溶液离心，收集沉淀物，沉淀物真空干燥后于氮气气氛中煅烧，得到硒化物包覆碳纳米管材料。

进一步的，步骤(1)中所述的钼基元素源为四水合钼酸铵、钼酸钠、磷钼酸中的任一种或几种，硒源是二氧化硒或硒化铵中的任一种。

进一步的，步骤(1)中所述的钼基元素源与硒源的摩尔比为1:1～1:6。

进一步的，步骤(1)中所述的钼基元素源与硒源的摩尔比为1:4。

进一步的，步骤(2)中微波功率为300瓦-1000瓦，反应釜为磁力搅拌且搅拌磁子转速为100转/每分钟～1200转/每分钟。

进一步的，步骤(2)中水热反应时长为1～14小时。

进一步的，步骤(3)中煅烧温度为300～600℃，温度太低晶型不好，温度太高会使材料发生分解(更进一步优选500℃)，煅烧时长为1～6小时。

与现有技术相比，本发明的效果及优点是：