CN105597792A - 介孔纳米片结构硒化镍铁材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料及制备方法，可作为电解水催化析氧活性材料，其为硒化镍铁介孔纳米片在碳纳米纤维上相互交错链接形成三维网络结构，所述的硒化镍铁介孔纳米片的长度为1-3μm，厚度为25-45nm，碳纳米纤维直径为10-13μm。本发明的有益效果是：支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料作为析氧电极具有优异的催化活性和稳定性，是高催化性能电解水析氧催化剂的潜在应用材料。本发明反应条件温和，基于介孔结构和硒化物的独特优势，采用可控的二次水热方法，通过改变水热时间，制得支撑在碳纤维布上的介孔材料，符合绿色化学的要求；对设备要求低，有利于市场化推广。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料与电化学催化技术领域，具体涉及一种支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料及制备方法，该材料可作为低过电势、高稳定性电解水催化析氧活性材料。
背景技术
随着化石燃料的日趋枯竭和其带来的环境问题，人们迫切需要更有效的利用化石燃料以及开发清洁、价廉的新能源。氢以其储量丰富、清洁、高效、便于运输、环境友好等特点在新能源开发中脱颖而出。制造氢气的原料目前主要是碳氢化合物(煤焦、轻油、天然气)和水、甲醇、乙醇等，水以其含氢量高、价廉、易储存、运输方便等优点在制氢研究中已受到广泛重视。也有研究人员将目光投向了利用可再生资源(生物质、有机废水、废弃物等)制氢的研究。所有这些制氢方法都需要优良的催化剂。因此，设计低温高效催化剂并实现成功应用是制氢研究的关键技术之一。水电解制氢是实现工业化廉价制备H2的重要手段，可制得纯度为99％～99.9％的氢气产品。工业级的催化剂主要以Pt、Pd等贵金属。因此，研究低廉的、储量丰富的电解水催化剂是工业制氢领域的关键挑战。
镍基材料由于具有较好的催化析氧活性和良好的稳定性而成为近年来的研究热点。它比一般的贵金属类电极的析氧效率要高，并且在碱性电解质中具有很高的耐腐蚀性。然而其较低的电子电导率和较低的活性位点，导致其析氧过电势较高，使得其自身的催化性能并不是非常优异。
硒化镍铁具有较高的催化活性位点和接近金属的电子电导率，能够作为更优秀的电解水催化析氧活性材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有问题而提供一种支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料及制备方法，其反应温和，符合绿色化学的发展要求，这种支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料具有优良的电催化析氧性能。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：介孔纳米片结构硒化镍铁材料，其为硒化镍铁介孔纳米片在碳纳米纤维上相互交错链接形成三维网络结构，所述的硒化镍铁介孔纳米片的长度为1-3μm，厚度为25-45nm，碳纳米纤维直径为10-13μm。
所述的介孔纳米片结构硒化镍铁材料的制备方法，包括有以下步骤：
1)将Ni(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、NH4F和CO(NH2)2溶解在水和乙二醇混合溶液中并搅拌；
2)将步骤1)中所得溶液转入反应釜中，加入碳纤维布，浸润加热进行反应，取出反应釜，自然冷却至室温；
3)将步骤2)取出的碳纤维布洗涤，烘干；
4)将硒粉、NaBH4溶解在水中并搅拌；
5)将步骤4)中所得溶液转入反应釜中，加入步骤3)烘干后的碳纤维布，加热进行反应，取出反应釜，自然冷却至室温；
6)将步骤5)中取出的碳纤维布洗涤，烘干；得到支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁。
按上述方案，步骤1)中，Ni(NO3)2·6H2O物质的量为0.25-0.75mmol，Fe(NO3)3·9H2O物质的量为0.05-0.25mmol，NH4F物质的量为1-4mmol，CO(NH2)2物质的量为2-7mmol，水的体积为10-36mL，乙二醇的体积为10-36mL。
按上述方案，步骤4)中硒粉浓度为0.005-0.015mol/L，硼氢化钠浓度为0.01-0.03mol/L。
按上述方案，步骤1)中所述的搅拌时间为10-30min，步骤2)所述的浸润时间为10-60min；
按上述方案，步骤2)所述的加热反应温度为120℃，反应时间为6～12h。
按上述方案，步骤4)所述的搅拌时间为10-30min。
按上述方案，步骤5)所述的反应温度为180℃，反应时间为16-24h。
所述的介孔纳米片结构硒化镍铁材料作为电解水催化析氧材料的应用。
本发明的有益效果是：本发明所制备的材料有较大的比表面积，介孔的纳米片结构、铁元素的掺杂使得材料本身具有更高的电催化活性位点，加上自身接近金属的电子电导率，该析氧电极显示优异的析氧性能。在1mol/LKOH溶液中，5mV/s扫速下进行的线性扫描伏安法测试结果表明，在35mA/cm2电流密度下，过电势可以达到255mV，塔菲尔斜率为47.2mV/dec，电化学活性表面积可达到30.2mF/cm2。在35mA/cm2电流密度下进行的稳定性测试中，28h后，保持率达90％。表明该支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料作为析氧电极具有优异的催化活性和稳定性，是高催化性能电解水析氧催化剂的潜在应用材料。本发明反应条件温和，基于介孔结构和硒化物的独特优势，采用可控的二次水热方法，通过改变水热时间，制得支撑在碳纤维布上的介孔材料，符合绿色化学的要求；对设备要求低，有利于市场化推广。本发明所得硒化镍铁具有较高的电子电导性，同时材料支撑在碳纤维布上，介孔纳米结构相互交联形成三维网络，可以直接作为析氧电极使用。
附图说明
图1是本发明实施例1的介孔纳米片结构硒化镍铁材料的XRD图；
图2是本发明实施例1的介孔纳米片结构硒化镍铁材料的SEM图；
图3是本发明实施例1的介孔纳米片结构硒化镍铁材料的TEM图；
图4是本发明实施例1的介孔纳米片结构硒化镍铁材料合成示意图；
图5是本发明实施例1的介孔纳米片结构硒化镍铁材料在1mol/LKOH，5mV/s扫速下的线性扫描伏安曲线，塔菲尔斜率，电化学有效面积以及稳定性测试。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料的制备方法，它包括如下步骤：
1)将0.75mmolNi(NO3)2·6H2O、0.25mmolFe(NO3)3·9H2O、3mmolNH4F和5mmolCO(NH2)2溶解在24mL水和12mL乙二醇混合溶液中搅拌30min；
2)将大小为8cm2的碳纤维布加入到步骤2)所得溶液中，浸泡30min后，移至50mL反应釜中，在120℃条件下水热12h；
3)将步骤2)中的碳纤维布取出，并用去离子水和无水乙醇分别洗涤2次，在70℃烘箱中烘干；
4)将0.5mmol硒粉、1mmolNaBH4溶解在36mL水中搅拌30min；
5)将步骤3)烘干的碳纤维布加入到步骤4)中所得溶液中，移至50mL反应釜中，在180℃条件下水热20h，即得到支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料。反应过程如图4所示。
以本实例支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料为例，其结构由X-射线衍射仪确定。如图1所示，X-射线衍射图谱(XRD)表明，介孔纳米片结构硒化镍铁材料其峰位对应于NiSe2的峰位，(JCPDS卡片号为03-065-5016)，说明铁元素掺进结构中并未改变材料的骨架结构，属于铁掺杂。如图2所示，场发射扫描电镜(FESEM)测试表明，该介孔纳米片结构硒化镍铁材料均匀的生长在碳纤维上，该介孔纳米片结构的长度为1-3μm，厚度为25-45nm，碳纳米纤维直径为10-13μm，介孔纳米片在碳纳米纤维上相互交替链接形成三维网络。如图3所示，透射电镜(TEM)及高分辨透射电镜(HRTEM)测试表明该纳米结构具有良好的晶体结构。本发明的形成过程在于第一步水热形成镍铁纳米片前驱体，然后通过硒化过程，去掉前驱体中的氢氧根、碳酸酸根，最终得到支撑在碳纤维上的介孔纳米片结构。
本实例中的电解水催化析氧性能通过CHI760E工作站测得，采用析氧电极作为工作电极、Pt片和饱和甘汞电极组成三电极测试系统，在1mol/L氢氧化钾溶液中，扫速为5mV/s测试。
以本实例制备的支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料在35mA/cm2电流密度下，过电势可以达到255mV，塔菲尔斜率为47.2mV/dec，电化学活性表面积可达到30.2mF/cm2。在35mA/cm2电流密度下进行的稳定性测试中，28h后，保持率达91.3％，如图5所示。表明该支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料作为析氧电极具有优异的催化活性和稳定性，是高催化性能电解水析氧催化剂的潜在应用材料。
实施例2：
支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料的制备方法，它包括如下步骤：
1)将0.6mmolNi(NO3)2·6H2O、0.20mmolFe(NO3)3·9H2O、2mmolNH4F和5mmolCO(NH2)2溶解在20mL水和16mL乙二醇混合溶液中搅拌20min；
2)将大小为8cm2的碳纤维布加入到步骤2)所得溶液中，浸泡20min后，移至50mL反应釜中，在120℃条件下水热9h；
3)将步骤2)中的碳纤维布取出，并用去离子水和无水乙醇分别洗涤2次，在65℃烘箱中烘干；
4)将0.4mmol硒粉、0.8mmolNaBH4溶解在36mL水中搅拌20min；
5)将步骤3)烘干的碳纤维布加入到步骤4)中所得溶液中，移至50mL反应釜中，在180℃条件下水热24h，即得到支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料。
以本实例制备的支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料在35mA/cm2电流密度下，过电势可以达到264mV，塔菲尔斜率为55.2mV/dec，电化学活性表面积可达到28.9mF/cm2。在35mA/cm2电流密度下进行的稳定性测试中，28h后，保持率达79.2％。
实施例3：
支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料的制备方法，它包括如下步骤：
1)将0.66mmolNi(NO3)2·6H2O、0.33mmolFe(NO3)3·9H2O、3mmolNH4F和4mmolCO(NH2)2溶解在10mL水和26mL乙二醇混合溶液中搅拌30min；
2)将大小为8cm2的碳纤维布加入到步骤2)所得溶液中，浸泡30min后，移至50mL反应釜中，在120℃条件下水热10h；
3)将步骤2)中的碳纤维布取出，并用去离子水和无水乙醇分别洗涤2次，在65℃烘箱中烘干；
4)将0.3mmol硒粉、0.6mmolNaBH4溶解在36mL水中搅拌30min；
5)将步骤3)烘干的碳纤维布加入到步骤4)中所得溶液中，移至50mL反应釜中，在180℃条件下水热18h，即得到支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料。
以本实例制备的支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料在35mA/cm2电流密度下，过电势可以达到279mV，塔菲尔斜率为59.2mV/dec，电化学活性表面积可达到20.8mF/cm2。在35mA/cm2电流密度下进行的稳定性测试中，28h后，保持率达74.6％。
实施例4
支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料的制备方法，它包括如下步骤：
1)将0.45mmolNi(NO3)2·6H2O、0.15mmolFe(NO3)3·9H2O、2.5mmolNH4F和3mmolCO(NH2)2溶解在15mL水和21mL乙二醇混合溶液中搅拌10min；
2)将大小为8cm2的碳纤维布加入到步骤2)所得溶液中，浸泡50min后，移至50mL反应釜中，在120℃条件下水热8h；
3)将步骤2)中的碳纤维布取出，并用去离子水和无水乙醇分别洗涤2次，在60℃烘箱中烘干；
4)将0.2mmol硒粉、0.4mmolNaBH4溶解在36mL水中搅拌15min；
5)将步骤3)烘干的碳纤维布加入到步骤4)中所得溶液中，移至50mL反应釜中，在180℃条件下水热16h，即得到支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料。
以本实例制备的支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料在35mA/cm2电流密度下，过电势可以达到283mV，塔菲尔斜率为64.5mV/dec，电化学活性表面积可达到19.7mF/cm2。在35mA/cm2电流密度下进行的稳定性测试中，28h后，保持率达72.8％。
实施例5：
支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料的制备方法，它包括如下步骤：
1)将0.3mmolNi(NO3)2·6H2O、0.1mmolFe(NO3)3·9H2O、3mmolNH4F和7mmolCO(NH2)2溶解在30mL水和6mL乙二醇混合溶液中搅拌30min；
2)将大小为8cm2的碳纤维布加入到步骤2)所得溶液中，浸泡30min后，移至50mL反应釜中，在120℃条件下水热6h；
3)将步骤2)中的碳纤维布取出，并用去离子水和无水乙醇分别洗涤2次，在70℃烘箱中烘干；
4)将0.45mmol硒粉、0.9mmolNaBH4溶解在36mL水中搅拌30min；
5)将步骤3)烘干的碳纤维布加入到步骤4)中所得溶液中，移至50mL反应釜中，在180℃条件下水热24h，即得到支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料。
以本实例制备的支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁材料在35mA/cm2电流密度下，过电势可以达到289mV，塔菲尔斜率为69.2mV/dec，电化学活性表面积可达到16.5mF/cm2。在35mA/cm2电流密度下进行的稳定性测试中，28h后，保持率达70.1％。
Claims (9)
1.介孔纳米片结构硒化镍铁材料，其为硒化镍铁介孔纳米片在碳纳米纤维上相互交错链接形成三维网络结构，所述的硒化镍铁介孔纳米片的长度为1-3μm，厚度为25-45nm，碳纳米纤维直径为10-13μm。
2.权利要求1所述的介孔纳米片结构硒化镍铁材料的制备方法，包括有以下步骤：
1)将Ni(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、NH4F和CO(NH2)2溶解在水和乙二醇混合溶液中并搅拌；
2)将步骤1)中所得溶液转入反应釜中，加入碳纤维布，浸润加热进行反应，取出反应釜，自然冷却至室温；
3)将步骤2)取出的碳纤维布洗涤，烘干；
4)将硒粉、NaBH4溶解在水中并搅拌；
5)将步骤4)中所得溶液转入反应釜中，加入步骤3)烘干后的碳纤维布，加热进行反应，取出反应釜，自然冷却至室温；
6)将步骤5)中取出的碳纤维布洗涤，烘干；得到支撑在碳纤维布上的介孔纳米片结构硒化镍铁。
3.根据权利要求2所述的介孔纳米片结构硒化镍铁材料的制备方法，其特征在于步骤1)中，Ni(NO3)2·6H2O物质的量为0.25-0.75mmol，Fe(NO3)3·9H2O物质的量为0.05-0.25mmol，NH4F物质的量为1-4mmol，CO(NH2)2物质的量为2-7mmol，水的体积为10-36mL，乙二醇的体积为10-36mL。
4.根据权利要求1所述的介孔纳米片结构硒化镍铁材料的制备方法，其特征在于步骤4)中硒粉浓度为0.005-0.015mol/L，硼氢化钠浓度为0.01-0.03mol/L。
5.根据权利要求1所述的介孔纳米片结构硒化镍铁材料的制备方法，其特征在于步骤1)中所述的搅拌时间为10-30min，步骤2)所述的浸润时间为10-60min。
6.根据权利要求1所述的介孔纳米片结构硒化镍铁材料的制备方法，其特征在于步骤2)所述的加热反应温度为120℃，反应时间为6～12h。
7.根据权利要求1所述的介孔纳米片结构硒化镍铁材料的制备方法，其特征在于步骤4)所述的搅拌时间为10-30min。
8.根据权利要求1所述的介孔纳米片结构硒化镍铁材料的制备方法，其特征在于步骤5)所述的反应温度为180℃，反应时间为16-24h。
9.权利要求1所述的介孔纳米片结构硒化镍铁材料作为电解水催化析氧材料的应用。
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Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106206042A (zh) * | 2016-08-10 | 2016-12-07 | 三峡大学 | 一种染料敏化太阳能电池NiSe对电极的制备方法 |
| CN107262118A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-10-20 | 太原理工大学 | 三维电解水阳极析氧催化剂Fe‑NiSe/NF的制备方法 |
| CN107475737A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-12-15 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种金属掺杂的NiSe2纳米片及其制备方法与应用 |
| CN107587161A (zh) * | 2017-08-11 | 2018-01-16 | 济南大学 | 一种棒状NiFeSe/C电解水催化剂的制备方法 |
| EP3272707A1 (en) * | 2016-07-21 | 2018-01-24 | Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) | Nickel iron diselenide compound, process for the preparation thereof and its use as a catalyst for oxygen evolution reaction |
| CN108823591A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-11-16 | 肇庆市华师大光电产业研究院 | 一种镍铁联硒化合物及其制备方法和应用 |
| CN109811365A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-05-28 | 同济大学 | 一种基于碳布生长的镍铁基纳米片阵列及其制备和应用 |
| CN109954503A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-07-02 | 浙江大学 | 一种硒化镍和三元硒化镍铁复合电催化剂及制备方法和应用 |
| CN110102325A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-08-09 | 武汉理工大学 | 多孔纳米片结构铜镍氮化物材料及其制备方法和应用 |
| CN110354872A (zh) * | 2018-03-26 | 2019-10-22 | 济南大学 | 一种具有优异电解水析氧性能的碳包覆Fe掺杂NiSe纳米材料及其制备方法 |
| CN110548525A (zh) * | 2019-09-21 | 2019-12-10 | 台州学院 | 一种碳纳米管复合镍硒纳米片电催化剂的制备方法 |
| CN110938831A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-03-31 | 湖南理工学院 | 一种泡沫合金基铁掺杂NiSe微球电催化材料及制备方法 |
| CN110950311A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-03 | 西南大学 | 一种四硒化三镍微纳米花的制备方法及其产品和应用 |
| CN111939945A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-11-17 | 安阳师范学院 | CoSe2NiSe2-CC复合材料的制备及其电解水析氢性能的应用 |
| CN113373476A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-09-10 | 山东大学深圳研究院 | 一种磷掺杂的单金属元素电子结构可调的双金属硒化物电催化剂材料及其制备方法与应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140072871A1 (en) * | 2012-09-07 | 2014-03-13 | Guorong Chen | Rechargeable lithium cell having a chemically bonded phthalocyanine compound cathode |
| CN104269565A (zh) * | 2014-08-18 | 2015-01-07 | 广州大学 | 一种多壁碳纳米管负载Ni0.85Se复合材料的制备方法及其应用 |
| CN104399496A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-03-11 | 中国科学技术大学 | 一种二硒化钴修饰碳纤维复合材料及其制备方法和应用 |
-
2016
- 2016-03-03 CN CN201610120831.1A patent/CN105597792B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140072871A1 (en) * | 2012-09-07 | 2014-03-13 | Guorong Chen | Rechargeable lithium cell having a chemically bonded phthalocyanine compound cathode |
| CN104269565A (zh) * | 2014-08-18 | 2015-01-07 | 广州大学 | 一种多壁碳纳米管负载Ni0.85Se复合材料的制备方法及其应用 |
| CN104399496A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-03-11 | 中国科学技术大学 | 一种二硒化钴修饰碳纤维复合材料及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| XIA LONG, ET AL: "Metallic Iron-Nickel Sulfide ultrathin nanosheets as a highly active electrocatalyst for hydrogen evolution reaction in acidic media", 《JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY》 * |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3272707A1 (en) * | 2016-07-21 | 2018-01-24 | Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) | Nickel iron diselenide compound, process for the preparation thereof and its use as a catalyst for oxygen evolution reaction |
| WO2018015891A1 (en) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) | Nickel iron diselenide compound, process for the preparation thereof and its use as a catalyst for oxygen evolution reaction |
| CN106206042A (zh) * | 2016-08-10 | 2016-12-07 | 三峡大学 | 一种染料敏化太阳能电池NiSe对电极的制备方法 |
| CN107262118A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-10-20 | 太原理工大学 | 三维电解水阳极析氧催化剂Fe‑NiSe/NF的制备方法 |
| CN107262118B (zh) * | 2017-04-19 | 2019-08-02 | 太原理工大学 | 三维电解水阳极析氧催化剂Fe-NiSe/NF的制备方法 |
| CN107475737A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-12-15 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种金属掺杂的NiSe2纳米片及其制备方法与应用 |
| CN107587161A (zh) * | 2017-08-11 | 2018-01-16 | 济南大学 | 一种棒状NiFeSe/C电解水催化剂的制备方法 |
| CN110354872B (zh) * | 2018-03-26 | 2022-04-19 | 济南大学 | 一种具有优异电解水析氧性能的碳包覆Fe掺杂NiSe纳米材料及其制备方法 |
| CN110354872A (zh) * | 2018-03-26 | 2019-10-22 | 济南大学 | 一种具有优异电解水析氧性能的碳包覆Fe掺杂NiSe纳米材料及其制备方法 |
| CN108823591A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-11-16 | 肇庆市华师大光电产业研究院 | 一种镍铁联硒化合物及其制备方法和应用 |
| CN110102325A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-08-09 | 武汉理工大学 | 多孔纳米片结构铜镍氮化物材料及其制备方法和应用 |
| CN110102325B (zh) * | 2018-12-26 | 2022-03-25 | 武汉理工大学 | 多孔纳米片结构铜镍氮化物材料及其制备方法和应用 |
| CN109811365A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-05-28 | 同济大学 | 一种基于碳布生长的镍铁基纳米片阵列及其制备和应用 |
| CN109954503A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-07-02 | 浙江大学 | 一种硒化镍和三元硒化镍铁复合电催化剂及制备方法和应用 |
| CN110548525A (zh) * | 2019-09-21 | 2019-12-10 | 台州学院 | 一种碳纳米管复合镍硒纳米片电催化剂的制备方法 |
| CN110548525B (zh) * | 2019-09-21 | 2022-02-25 | 台州学院 | 一种碳纳米管复合镍硒纳米片电催化剂的制备方法 |
| CN110938831A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-03-31 | 湖南理工学院 | 一种泡沫合金基铁掺杂NiSe微球电催化材料及制备方法 |
| CN110938831B (zh) * | 2019-11-14 | 2022-03-29 | 湖南理工学院 | 一种泡沫合金基铁掺杂NiSe微球电催化材料及制备方法 |
| CN110950311A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-03 | 西南大学 | 一种四硒化三镍微纳米花的制备方法及其产品和应用 |
| CN111939945A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-11-17 | 安阳师范学院 | CoSe2NiSe2-CC复合材料的制备及其电解水析氢性能的应用 |
| CN113373476A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-09-10 | 山东大学深圳研究院 | 一种磷掺杂的单金属元素电子结构可调的双金属硒化物电催化剂材料及其制备方法与应用 |
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