CN107051550A - 一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN107051550A
CN107051550A CN201710270268.0A CN201710270268A CN107051550A CN 107051550 A CN107051550 A CN 107051550A CN 201710270268 A CN201710270268 A CN 201710270268A CN 107051550 A CN107051550 A CN 107051550A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mose
composites
electro
composite
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710270268.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107051550B (zh
Inventor
田斌
王家海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN201710270268.0A priority Critical patent/CN107051550B/zh
Publication of CN107051550A publication Critical patent/CN107051550A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107051550B publication Critical patent/CN107051550B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/02—Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
    • B01J27/057—Selenium or tellurium; Compounds thereof
    • B01J27/0573—Selenium; Compounds thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明涉及一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料，该复合材料的微观形貌是：MoSe2/Co0.85Se复合物的微/纳米棒上负载有硒化钼/硒化钴复合物的纳米片；所述微/纳米棒的长度为1.5‑3.5μm，直径为0.2‑0.5μm。该复合材料是先以硝酸钴和钼酸钠为反应原料经水热反应制备得到复合材料前躯体CoMoO4；然后，以硼氢化钠、硒粉和所制备的复合材料前躯体为原料经水热反应制得。本发明的制备方法简单，原材料易得，成本低，容易实现产业化生产；所制备得到的复合材料电催化效果好，且具有良好的稳定性。

Description

一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料及其制备方法与 应用
技术领域
本发明涉及一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料及其制备方法与应用，属于微纳米材料制备技术领域。
背景技术
能源是决定社会稳定、进步和发展的基础性因素，当前人类对化石能源的依赖已经造成了严重的环境问题，而化石能源的不可再生性又会成为阻碍人类进步的绊脚石，所以寻求一种新型的可再生能源已经成为人们的迫切希望。水资源在地球上的储存量非常丰富，并且电解水的产物氢气燃烧后也不会产生有害物质，因而氢能作为一种高效清洁的新能源，近年来成为研究热点。为此，急需一种高效、稳定的电催化材料通过电催化水分解来制备氢能。
目前公认的金属铂在电催化方面具有极佳的效果，但是由于其昂贵的成本价，使其实现规模化变得极为不现实。很多学者致力于寻找一种新型的低成本的材料来取得好的催化效果。一些学者已经研究了一些关于电解水催化剂的材料，从目前的现状来看，电解水催化剂存在的两大不足是：材料的催化效果不明显和材料的稳定性差。众所周知，电解水存在一个过电势问题，找到一种合适的催化剂在相同电流密度的情况下具有较低的过电势并同时保持良好的稳定性就变得更加困难。如今，已有关于硒化钴、硫化钴、硫化钼等催化剂的报道。如，中国专利文献CN 103111311A公开了一种复合纳米材料，该材料包括CoSe2纳米带与负载在其上的MoS2纳米颗粒；该材料的制备方法包括步骤如下：将钴盐、亚硒酸钠、胺类溶剂与水混合，加热反应后得CoSe2纳米带；将上述CoSe2纳米带、四硫代钼酸铵与溶剂混合，加热反应，即得；该发明中CoSe2纳米带状结构与MoS2纳米颗粒相互协同作用，提高了复合纳米材料的催化活性。但该发明采用有机溶剂，溶剂热反应温度较高、时间较长，导致成本较高并且不利于环保；同时该发明未公开所制备材料的稳定性相关数据。再如，中国专利文献CN 105381807 A公开了一种二硒化钼/二硒化钴纳米复合材料的制备方法，将钼酸盐、钴盐、二氧化硒加入去离子水中，得到混合液；在混合液中加入与去离子水体积比为0.5～2的络合剂，搅拌，得到乳状液；将乳状液转移至高压釜，在160～240℃反应6～24h，经离心分离、清洗，烘干，并在400～600℃退火1～4h，即得。该发明方法原材料及工艺设备较简单，且得到的复合材料由纳米片自组装得到的微米管组成。但该发明所用原料二氧化硒成本较高，需要经过高温热处理，成本较高；催化效果欠佳，电流密度为54.5mA/cm3时对应的过电势为0.3V，并且未公开所制备材料稳定性相关数据。
由上所述，现有技术中的电解水催化剂的催化效果不理想，稳定性需要进一步的提高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料及其制备方法；本发明的制备方法简单，原材料易得，成本低，容易实现产业化生产；所制备得到的复合材料电催化效果好，且具有良好的稳定性。
本发明还提供一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料的应用。
术语说明：
三次去离子水：是指经三次除去呈离子形式杂质后的纯水。
本发明的技术方案如下：
一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料，该复合材料包括MoSe2和Co0.85Se组成的复合物，所述复合材料中MoSe2的质量含量为40-70％，Co0.85Se的质量含量为25-50％；该复合材料的微观形貌是：MoSe2/Co0.85Se复合物的微/纳米棒上负载有硒化钼/硒化钴复合物的纳米片。
根据本发明优选的，所述复合材料中MoSe2的质量含量为45-70％，Co0.85Se的质量含量为25-40％。
根据本发明优选的，所述MoSe2/Co0.85Se复合物的微/纳米棒的长度为1.5-3.5μm，棒的直径为0.2-0.5μm。
根据本发明优选的，所述电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料是经过两步水热反应制备得到；首先，以硝酸钴和钼酸钠为反应原料经水热反应制备得到复合材料前躯体CoMoO4；然后，以硼氢化钠、硒粉和所制备的复合材料前躯体为原料经水热反应即得。
优选的，硝酸钴和钼酸钠的摩尔比为2-10：2-10,硼氢化钠和硒粉的摩尔比为10-15：4-6，复合材料前躯体与硒粉的质量比为1:1-7。
一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料的制备方法，包括步骤如下：
(1)将硝酸钴和钼酸钠溶于去离子水中，25-100℃下恒温搅拌5-20分钟，得溶液A；于120-200℃下，水热处理2-16小时；经洗涤、干燥，得复合材料前驱体CoMoO4；
(2)将硼氢化钠溶于去离子水中，得溶液B；加入硒粉，于25-100℃下，保护气中，反应5-20min，得反应液C；将步骤(1)制备的复合材料前驱体加入反应液C中，于120-200℃下，水热处理2-20小时；经洗涤、干燥，得MoSe2/Co0.85Se复合材料。
根据本发明优选的，步骤(1)溶液A中还加入泡沫镍或不锈钢网；优选泡沫镍。
优选的，所述泡沫镍或不锈钢网为经预处理的泡沫镍或不锈钢网；所述预处理方法为：将泡沫镍或不锈钢网加入盐酸和无水乙醇的混合溶液中，室温超声清洗10-30分钟；再用去离子水冲洗3-4遍。
进一步优选的，所述盐酸的浓度为1mol/L，盐酸与无水乙醇的体积比为1:1。
根据本发明，所述泡沫镍和不锈钢网是电极材料，使MoSe2和Co0.85Se的复合物直接生长于泡沫镍或不锈钢网上，所述泡沫镍或不锈钢网不参与化学反应，只作为MoSe2和Co0.85Se复合物的载体，直接制备得到工作电极，便于后续应用或进行催化性能测试。
根据本发明优选的，步骤(1)溶液A中所述硝酸钴的浓度为0.01-10mol/L,钼酸钠的浓度为0.01-10mol/L。
优选的，步骤(1)溶液A中所述硝酸钴的浓度为0.02-0.1mol/L,钼酸钠的浓度为0.02-0.1mol/L。
优选的，步骤(1)溶液A中所述硝酸钴和钼酸钠的摩尔比为1：1。
根据本发明优选的，步骤(1)和步骤(2)中所述的去离子水均为三次去离子水。
根据本发明优选的，步骤(1)中所述水热处理温度为120-160℃，水热处理时间为8-12小时。
根据本发明优选的，步骤(2)溶液B中硼氢化钠的摩尔浓度为0.002-2mol/L；步骤(2)中所述硼氢化钠和硒粉的摩尔比为0.002-2：0.001-1.5。
优选的，步骤(2)溶液B中硼氢化钠的摩尔浓度为0.1-0.15mol/L；步骤(2)中所述硼氢化钠和硒粉的摩尔比为0.1-0.15∶0.04-0.06。
进一步优选的，步骤(2)中所述硼氢化钠和硒粉的质量比为1:1。
根据本发明优选的，步骤(2)中所述复合材料前躯体与硒粉的质量比为1:1-7；优选为1:6.4。
根据本发明优选的，步骤(2)中所述水热处理温度为120-160℃，水热处理时间为6-20小时。
根据本发明优选的，步骤(2)中所述的保护气为纯度≥99.9％的N2或Ar中的一种。
根据本发明优选的，步骤(1)和步骤(2)中所述洗涤方法均为：用去离子水和无水乙醇分别交替洗涤3-4次。
根据本发明优选的，步骤(1)和步骤(2)中所述干燥方法均为：于20-80℃下，真空干燥1-8h。
上述电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料作为负极材料应用于电催化水分解。
本发明的技术特点及有益效果：
本发明以硝酸钴和钼酸钠为反应原料经水热反应制备得到复合材料前躯体CoMoO4；然后以硼氢化钠、硒粉和所制备的复合材料前躯体CoMoO4为原料经水热反应制得；其中，硼氢化钠与硒粉先反应产生硒氢化钠，然后硒氢化钠与复合材料前躯体CoMoO4在高压高温水相中反应产生目标产物。
有益效果：
1、本发明制备的电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料的微观形貌为MoSe2/Co0.85Se复合物的微/纳米棒上负载有硒化钼/硒化钴复合物的纳米片；该三维结构具有较大的活性面积，为电催化水分解反应提供了大量的活性位点；同时，该复合材料发挥了MoSe2和Co0.85Se的协同作用，使该复合材料具有较好的电催化效果以及良好的稳定性；并且显著降低了材料的阻抗，有利于实现材料的功能化应用。
2、本发明在制备过程中可加入泡沫镍或不锈钢网电极材料作为活性材料的载体，不参与化学反应，使MoSe2和Co0.85Se的复合物直接生长于泡沫镍或不锈钢网上，可直接制得工作电极，便于后续应用或测试。
3、本发明制备的MoSe2/Co0.85Se复合材料电催化水分解效果好，经测试，在电流密度为100mA/cm2时过电势为-0.225V左右，具有较小的过电势，降低了电解水时所需要的能量，改善了电解水时存在过电势较大的问题；并且同时具有良好的稳定性，经过2000圈CV循环后，曲线变化不大。
4、本发明采用特定的反应条件、原料，经过两步水热处理制备得到复合材料，相比一步水热所得的复合材料具有较好的电催化水分解的效果；同时本发明制备方法简单，原材料易得，成本较低，容易实现产业化生产；。
附图说明
图1是本发明实施例1中制备的MoSe2/Co0.85Se复合材料的扫描电子显微镜(SEM)的照片。
图2是本发明实施例1中复合材料前驱体的X射线衍射图(XRD)。
图3是本发明实施例1中复合材料前驱体的扫描电子显微镜(SEM)的照片。
图4是本发明实施例1中制备的MoSe2/Co0.85Se复合材料的X射线衍射图(XRD)。
图5是本发明实施例1中制备的MoSe2/Co0.85Se复合材料的透射电子显微镜(TEM)和元素分析照片。
图6是试验例1中MoSe2/Co0.85Se复合材料的电催化性能测试曲线。
图7是试验例1中MoSe2/Co0.85Se复合材料的稳定性测试图。
图8为实施例1及对比例1、2制备的复合材料的电催化性能测试对比图。
图9为实施例1及对比例1、2制备的复合材料的阻抗对比图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例中所用试剂均为常规试剂，市购产品。
实施例中，所用泡沫镍的尺寸规格为长0.5cm，宽0.5cm，厚度为2mm。
泡沫镍的预处理方法为：将泡沫镍加入50mL 1mol/L的盐酸和50mL无水乙醇的混合溶液中，室温超声清洗20分钟；再用去离子水冲洗3遍。
实施例1
一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料，该复合材料包括MoSe2和Co0.85Se组成的复合物，所述复合材料中MoSe2的质量含量为50％，Co0.85Se的质量含量为30％；该复合材料的微观形貌是：MoSe2/Co0.85Se复合物的微/纳米棒上负载有硒化钼/硒化钴复合物的纳米片。
所述MoSe2和Co0.85Se复合物的微/纳米棒的长度为1.5-3.5μm，棒的平均直径为0.3μm。
上述电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料的制备方法，包括步骤如下：
(1)将1.5mmol硝酸钴和1.5mmol钼酸钠溶于35mL去离子水中，在30℃下恒温搅拌10分钟获得均匀溶液A；加入经预处理的泡沫镍，转移至干净的反应釜中，升温至120℃，保温10小时；自然降温后，经去离子水和无水乙醇分别交替清洗三次，于40℃下，真空干燥5h，得包覆有复合材料前驱体CoMoO4的泡沫镍；
(2)将0.16g硼氢化钠溶于35mL去离子水中，得溶液B；加入0.16g硒粉，在25℃，氩气环境下恒温搅拌30分钟制得反应液C；将包覆有0.025g步骤(1)制备的复合材料前驱体的泡沫镍加入反应液C中，并放于干净反应釜中，升温至160℃，保温6小时；将包覆有MoSe2/Co0.85Se复合材料的泡沫镍经去离子水和无水乙醇分别交替清洗三次，在30℃真空干燥2小时，即得。
对本实施例制备的MoSe2/Co0.85Se复合材料进行扫描电子显微镜(SEM)分析，如图1所示，表明：复合材料的微观形貌为微/纳米棒上负载有纳米片；棒状主体的直径平均为0.3μm，长度为1.5-3.5μm，并且棒状主体上负载有片状结构。
对本实施例步骤(1)制备得到的复合材料前驱体进行X射线衍射(XRD)分析，如图2所示，表明所制备的复合材料前驱体主要为CoMoO4。
对本实施例步骤(1)制备得到的复合材料前驱体进行扫描电子显微镜(SEM)分析，如图3所示，复合材料前驱体主要为微/纳米棒。
对本实施例制备的MoSe2/Co0.85Se复合材料进行X射线衍射(XRD)分析，如图4所示，表明：复合材料的无机组分主要为MoSe2和Co0.85Se。(JCPDS卡片号为29-0914和52-1008)。
对本实施例制备的MoSe2/Co0.85Se复合材料进行透射电子显微镜(TEM)分析和元素分析，如图5所示，表明：复合材料的微观形貌为微/纳米棒上负载有纳米片；复合材料的无机组分主要为Co0.85Se和MoSe2。
实施例2
一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料的制备方法，包括步骤如下：
(1)将1.5mmol硝酸钴和1.5mmol钼酸钠溶于35mL去离子水中，在30℃下恒温搅拌10分钟获得均匀溶液A；加入经预处理的泡沫镍，转移至干净反应釜中，升温至160℃，保温10小时。自然降温后，经去离子水和无水乙醇分别交替清洗三次，于40℃下，真空干燥5h，得包覆有复合材料前驱体CoMoO4的泡沫镍；
(2)将0.16g硼氢化钠溶于35mL去离子水中，得溶液B；加入0.16g硒粉，在35℃下，氩气环境下恒温搅拌40分钟制得反应液C；将包覆有0.1g步骤(1)制备的复合材料前驱体的泡沫镍加入反应液C中，并放于干净反应釜中，升温至160℃，保温6小时；将包覆有MoSe2/Co0.85Se复合材料的泡沫镍经去离子水和无水乙醇洗涤分别交替清洗三次，在30℃真空干燥干燥2小时，即得。
实施例3
一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料的制备方法，包括步骤如下：
(1)将1.5mmol硝酸钴和1.5mmol钼酸钠溶于35mL去离子水中，在30℃下恒温搅拌10分钟获得均匀溶液A；加入经预处理的泡沫镍，转移至干净的反应釜中，升温至160℃，保温10小时；自然降温后，经去离子水和无水乙醇分别交替清洗三次，于40℃下，真空干燥5h，得包覆有复合材料前驱体CoMoO4的泡沫镍；
(2)将0.16g硼氢化钠溶于35mL去离子水中，得溶液B；加入0.16g硒粉，在45℃下，氩气环境下恒温搅拌50分钟制得反应液C；将包覆有0.1g步骤(1)制备的复合材料前驱体的泡沫镍加入反应液C中，并放于干净反应釜中，升温至120℃，保温6小时；将包覆有MoSe2/Co0.85Se复合材料的泡沫镍经去离子水和无水乙醇洗涤分别交替清洗三次，在30℃真空干燥干燥2小时，即得。
实施例4
一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料的制备方法，包括步骤如下：
(1)将1.5mmol硝酸钴和1.5mmol钼酸钠溶于35mL去离子水中，在30℃下恒温搅拌10分钟获得均匀溶液A；加入经预处理的泡沫镍，转移至干净的反应釜中，升温至120℃，保温10小时；自然降温后，经去离子水和无水乙醇分别交替清洗三次，于40℃下，真空干燥5h，得包覆有复合材料前驱体CoMoO4的泡沫镍；
(2)将0.16g硼氢化钠溶于35mL去离子水中，得溶液B；加入0.16g硒粉，在25℃下，氩气环境下恒温搅拌1h制得反应液C；将包覆有0.1g步骤(1)制备的复合材料前驱体的泡沫镍加入反应液C中，并放于干净反应釜中，升温至120℃，保温10小时；将包覆有MoSe2/Co0.85Se复合材料的泡沫镍经去离子水和无水乙醇洗涤分别交替清洗三次，在30℃真空干燥2小时，即得。
实施例5
一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料的制备方法，包括步骤如下：
(1)将1mmol硝酸钴和1.5mmol钼酸钠溶于35mL去离子水中，在30℃下恒温搅拌10分钟获得均匀溶液A；加入经预处理的泡沫镍，转移至干净的反应釜中，升温至120℃，保温8小时；自然降温后，经去离子水和无水乙醇分别交替清洗三次；于40℃下，真空干燥5h，得包覆有复合材料前驱体CoMoO4的泡沫镍；
(2)将0.16g硼氢化钠溶于35mL去离子水中，得溶液B；加入0.16g硒粉，在25℃下，氩气环境下恒温搅拌30分钟制得反应液C；将包覆有0.025g步骤(1)制备的复合材料前驱体的泡沫镍加入反应液C中，并放于干净反应釜中，升温至160℃，保温6小时；将包覆有MoSe2/Co0.85Se复合材料的泡沫镍经去离子水和无水乙醇洗涤分别交替清洗三次，在30℃真空干燥干燥2小时，即得。
实施例6
一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料的制备方法，包括步骤如下：
(1)将1.5mmol硝酸钴和1mmol钼酸钠溶于35mL去离子水中，在30℃下恒温搅拌10分钟获得均匀溶液A；加入经预处理的泡沫镍，转移至干净的反应釜中，升温至120℃，保温10小时。自然降温后，经去离子水和无水乙醇分别交替清洗三次；于40℃下，真空干燥5h，得包覆有复合材料前驱体CoMoO4的泡沫镍；
(2)将0.16g硼氢化钠溶于35mL去离子水中，得溶液B；加入0.16g硒粉，在25℃下，氩气环境下恒温搅拌30分钟制得反应液C；将包覆有0.1g步骤(1)制备的复合材料前驱体的泡沫镍加入反应液C中，并放于干净反应釜中，升温至160℃，保温6小时；将包覆有MoSe2/Co0.85Se复合材料的泡沫镍经去离子水和无水乙醇洗涤分别交替清洗三次，在30℃真空干燥干燥2小时，即得。
实施例7
一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料的制备方法，包括步骤如下：
(1)将1mmol硝酸钴和1mmol钼酸钠溶于35mL去离子水中，在30℃下恒温搅拌10分钟获得均匀溶液A；加入经预处理的泡沫镍，转移至干净的反应釜中，升温至120℃，保温10小时；自然降温后，经去离子水和无水乙醇分别交替清洗三次；于40℃下，真空干燥5h，得包覆有复合材料前驱体CoMoO4的泡沫镍；
(2)将0.16g硼氢化钠溶于35mL去离子水中，得溶液B；加入0.16g硒粉，在25℃下，氩气环境下恒温搅拌30分钟制得反应液C；将包覆有0.05g步骤(1)制备的复合材料前驱体的泡沫镍加入反应液C中，并放于干净反应釜中，升温至160℃，保温6小时；将包覆有MoSe2/Co0.85Se复合材料的泡沫镍经去离子水和无水乙醇洗涤分别交替清洗三次，在30℃真空干燥干燥2小时，即得。
实施例8
一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料的制备方法，包括步骤如下：
(1)将1mmol硝酸钴和1mmol钼酸钠溶于35mL去离子水中，在30℃下恒温搅拌10分钟获得均匀溶液A；加入经预处理的泡沫镍，转移至干净的反应釜中，升温至120℃，保温10小时；自然降温后，经去离子水和无水乙醇分别交替清洗三次，于40℃下，真空干燥5h，得包覆有复合材料前驱体CoMoO4的泡沫镍；
(2)将0.16g硼氢化钠溶于35mL去离子水中，得溶液B；加入0.16g硒粉，在25℃下，氩气环境下恒温搅拌1h制得反应液C；将包覆有0.025g步骤(1)制备的复合材料前驱体的泡沫镍加入反应液C中，并放于干净反应釜中，升温至120℃，保温20小时；将包覆有MoSe2/Co0.85Se复合材料的泡沫镍经去离子水和无水乙醇洗涤分别交替清洗三次，在30℃真空干燥干燥2小时，即得。
实施例9
一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料的制备方法，包括步骤如下：
(1)将3.5mmol硝酸钴和3.5mmol钼酸钠溶于35mL去离子水中，在30℃下恒温搅拌10分钟获得均匀溶液A，转移至干净的反应釜中，升温至120℃，保温12小时；自然降温后，经去离子水和无水乙醇分别交替清洗三次，于40℃下，真空干燥5h，得复合材料前驱体CoMoO4；
(2)将0.15g硼氢化钠溶于35mL去离子水中，得溶液B；加入0.15g硒粉，在40℃下，氩气环境下恒温搅拌1h制得反应液C；将0.025g步骤(1)制备的复合材料前驱体加入反应液C中，并放于干净反应釜中，升温至150℃，保温15小时；经去离子水和无水乙醇洗涤分别交替清洗三次，在30℃真空干燥干燥2小时，即得。
对比例1
与实施例1不同的是，去掉步骤(2)，得包覆有复合材料前驱体CoMoO4的泡沫镍。
对比例2
一种复合材料的制备方法，包括步骤如下：
将1.5mmol硝酸钴、1.5mmol钼酸钠、0.16g硼氢化钠和0.16g硒粉分散于35mL去离子水中，在25℃下，氩气环境下恒温搅拌30分钟制得混合液；加入经预处理的泡沫镍，转移至干净的反应釜中，升温至160℃，保温6小时；自然降温后，将包覆有复合材料的泡沫镍用去离子水和无水乙醇分别交替清洗三次，在30℃真空干燥2小时，即得电催化水分解用复合材料。
试验例1
对实施例1及对比例1、2制备的复合材料组装成电解池进行电解水实验，进行电化学性能测试。
测试方法如下：
构造三电极体系，本发明所制备的复合材料直接用于工作电极，对电极选择石墨，参比电极选择饱和甘汞电极，电解质是1mol/L的氢氧化钾水溶液。采用的测试设备是电化学分析仪。
图6为实施例1制备的MoSe2/Co0.85Se复合材料的电催化性能测试曲线，由图6可知，在电流密度为100mA/cm2时过电势为-0.225V左右，具有较小的过电势，说明具有良好的电催化效果；经过2000圈CV循环后，曲线变化不大，说明所制备的复合材料具有很好的稳定性。
图7为实施例1制备的MoSe2/Co0.85Se复合材料的稳定性测试图，在过电势为108mV下，测试材料的电流密度，由图7可知，在20小时的长时间稳定性测试中，复合材料的电流密度变化不大，说明所制备的复合材料具有很好的稳定性。
图8为实施例1及对比例1、2制备的复合材料的电催化性能测试对比图，由图8可知，本发明制备的复合材料具有较小的过电势，具有更好的催化效果。
图9为实施例1及对比例1、2制备的复合材料的阻抗对比图，由图9可知，说明本发明制备的复合材料具有较小的阻抗。

Claims (10)

1.一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料，该复合材料包括MoSe2和Co0.85Se组成的复合物，所述复合材料中MoSe2的质量含量为40-70％，Co0.85Se的质量含量为25-50％；该复合材料的微观形貌是：MoSe2/Co0.85Se复合物的微/纳米棒上负载有硒化钼/硒化钴复合物的纳米片；
所述MoSe2/Co0.85Se复合物的微/纳米棒的长度为1.5-3.5μm，直径为0.2-0.5μm。
2.根据权利要求1所述的电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料，其特征在于，所述电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料是经过两步水热反应制备得到；首先，以硝酸钴和钼酸钠为反应原料经水热反应制备得到复合材料前躯体CoMoO4；然后，以硼氢化钠、硒粉和所制备的复合材料前躯体为原料经水热反应即得；
优选的，硝酸钴和钼酸钠的摩尔比为2-10：2-10,硼氢化钠和硒粉的摩尔比为10-15：4-6，复合材料前躯体与硒粉的质量比为1:1-7。
3.如权利要求1或2任一项所述的电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料的制备方法，包括步骤如下：
(1)将硝酸钴和钼酸钠溶于去离子水中，25-100℃下恒温搅拌5-20分钟，得溶液A；于120-200℃下，水热处理2-16小时；经洗涤、干燥，得复合材料前驱体CoMoO4；
(2)将硼氢化钠溶于去离子水中，得溶液B；加入硒粉，于25-100℃下，保护气中，反应0.5-2h，得反应液C；将步骤(1)制备的复合材料前驱体加入反应液C中，于120-200℃下，水热处理2-20小时；经洗涤、干燥，得MoSe2/Co0.85Se复合材料。
4.根据权利要求3所述的电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)溶液A中还加入泡沫镍或不锈钢网；优选泡沫镍；
优选的，所述泡沫镍或不锈钢网为经预处理的泡沫镍或不锈钢网；所述预处理方法为：将泡沫镍或不锈钢网加入盐酸和无水乙醇的混合溶液中，室温超声清洗10-30分钟；再用去离子水冲洗3-4遍。
5.根据权利要求3所述的电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)溶液A中所述硝酸钴的浓度为0.01-10mol/L,钼酸钠的浓度为0.01-10mol/L；
优选的，步骤(1)溶液A中所述硝酸钴的浓度为0.02-0.1mol/L,钼酸钠的浓度为0.02-0.1mol/L；
优选的，步骤(1)溶液A中所述硝酸钴和钼酸钠的物质的量之比为1：1。
6.根据权利要求3所述的电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述水热处理温度为120-160℃，水热处理时间为8-12小时。
7.根据权利要求3所述的电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)溶液B中硼氢化钠的摩尔浓度为0.002-2mol/L；步骤(2)中所述硼氢化钠和硒粉的摩尔比为0.002-2：0.001-1.5；
优选的，步骤(2)溶液B中硼氢化钠的摩尔浓度为0.1-0.15mol/L；步骤(2)中所述硼氢化钠和硒粉的摩尔比为0.1-0.15：0.04-0.06；
优选的，步骤(2)中所述硼氢化钠和硒粉的质量比为1:1。
8.根据权利要求3所述的电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述复合材料前躯体与硒粉的质量比为1:1-7；优选为1:6.4。
9.根据权利要求3所述的电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述水热处理温度为120-160℃，水热处理时间为6-20小时。
10.如权利要求1-3任一项所述的电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料作为负极材料应用于电催化水分解。
CN201710270268.0A 2017-04-24 2017-04-24 一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料及其制备方法与应用 Expired - Fee Related CN107051550B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710270268.0A CN107051550B (zh) 2017-04-24 2017-04-24 一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710270268.0A CN107051550B (zh) 2017-04-24 2017-04-24 一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107051550A true CN107051550A (zh) 2017-08-18
CN107051550B CN107051550B (zh) 2019-11-05

Family

ID=59604107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710270268.0A Expired - Fee Related CN107051550B (zh) 2017-04-24 2017-04-24 一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107051550B (zh)

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107694580A (zh) * 2017-09-07 2018-02-16 电子科技大学 一种纳米复合硒化物及其制备方法
CN108597907A (zh) * 2018-06-14 2018-09-28 福建宸琦新材料科技有限公司 一种镍钼硒化物/泡沫镍复合电极材料的制备方法和应用
CN108816250A (zh) * 2018-06-06 2018-11-16 北京师范大学 一种纳米棒阵列复合材料及其制备方法和应用
CN108889314A (zh) * 2018-08-08 2018-11-27 湖南理工学院 一种泡沫钴原位硫化纳米花球状Co4S3@Co析氢材料及制备方法
CN108906084A (zh) * 2018-06-21 2018-11-30 肇庆市华师大光电产业研究院 一种二硒化钴纳米棒的制备方法及应用
CN108993545A (zh) * 2018-06-22 2018-12-14 安徽师范大学 一种钴硒化合物纳米管@泡沫镍复合阵列材料及其制备方法和应用
CN109092331A (zh) * 2018-08-04 2018-12-28 安徽师范大学 一种空心管状钴硒化合物/钼硒化合物复合纳米材料及其制备方法和应用
CN110327945A (zh) * 2019-07-12 2019-10-15 南昌航空大学 一种纳米复合材料二硒化钼修饰二氧化钛纳米管阵列的电化学制备方法
CN110449170A (zh) * 2019-08-12 2019-11-15 浙江师范大学 一种非晶态MoS2修饰CoS/Co0.85Se异质纳米管阵列电催化剂的制备方法
CN111215099A (zh) * 2020-02-24 2020-06-02 中国科学技术大学 一种MoSe2/Co9S8纳米异质结构材料及其制备方法和应用
CN111321424A (zh) * 2020-03-04 2020-06-23 太原理工大学 一种自支撑高密度铜钴硒纳米管电极及其制备方法
CN111420684A (zh) * 2020-03-26 2020-07-17 内蒙古大学 一种合成气直接制乙醇的催化剂及应用
CN112023952A (zh) * 2020-08-25 2020-12-04 辽宁大学 一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料及其制备方法和应用
CN112121827A (zh) * 2020-09-21 2020-12-25 哈尔滨理工大学 一种高效电催化合成氨FeSe2/MoSe2纳米片及其制备方法和应用
CN113430564A (zh) * 2021-06-08 2021-09-24 北京科技大学 一种硼掺杂硒化物异质结纳米材料的制备方法
CN113797940A (zh) * 2021-10-16 2021-12-17 福州大学 一种硒化钴石墨氮化碳复合材料及其制备方法和应用
CN113846349A (zh) * 2021-09-28 2021-12-28 安徽师范大学 一种Co掺杂的硒化钼纳米片/Mo箔复合材料、制备方法及其应用
CN113943948A (zh) * 2021-11-11 2022-01-18 苏州大学 多相纳米异质结材料及其制备方法与应用
CN114635160A (zh) * 2022-03-27 2022-06-17 台州学院 一种CoSe2/MoSe2异质结的制备方法
CN115125576A (zh) * 2022-07-14 2022-09-30 青岛中石大新能源科技有限公司 一种复合硒化物电催化剂及其制备方法与应用
CN115198303A (zh) * 2022-03-27 2022-10-18 台州学院 一种两相CoSe2复合的MoSe2的制备方法
CN116043258A (zh) * 2023-01-18 2023-05-02 南京航空航天大学 一种自支撑硒化铜纳米片电催化剂的制备方法及应用
CN116081579A (zh) * 2022-12-30 2023-05-09 青岛科技大学 一种富含Se缺陷的立方相硒化钴的制备方法及其在电催化氧还原制过氧化氢中的应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004193139A (ja) * 2004-03-08 2004-07-08 Toshiba Corp 非水電解質二次電池
CN103111311A (zh) * 2013-02-20 2013-05-22 中国科学技术大学 一种复合纳米材料及其制备方法
CN104841459A (zh) * 2015-05-22 2015-08-19 中国海洋大学 一种镍钴钼钨硫化物的制备方法
CN104971744A (zh) * 2015-06-02 2015-10-14 浙江理工大学 一种硫化钴与二硫化钼纳米核壳结构的电解水催化材料
CN105013512A (zh) * 2015-06-08 2015-11-04 中国科学院长春应用化学研究所 一种自支撑过渡金属硫化物催化剂及其制备方法和应用
CN105381807A (zh) * 2015-10-15 2016-03-09 电子科技大学 一种二硒化钼/二硒化钴纳米复合材料的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004193139A (ja) * 2004-03-08 2004-07-08 Toshiba Corp 非水電解質二次電池
CN103111311A (zh) * 2013-02-20 2013-05-22 中国科学技术大学 一种复合纳米材料及其制备方法
CN104841459A (zh) * 2015-05-22 2015-08-19 中国海洋大学 一种镍钴钼钨硫化物的制备方法
CN104971744A (zh) * 2015-06-02 2015-10-14 浙江理工大学 一种硫化钴与二硫化钼纳米核壳结构的电解水催化材料
CN105013512A (zh) * 2015-06-08 2015-11-04 中国科学院长春应用化学研究所 一种自支撑过渡金属硫化物催化剂及其制备方法和应用
CN105381807A (zh) * 2015-10-15 2016-03-09 电子科技大学 一种二硒化钼/二硒化钴纳米复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIA DONG ET AL: "Cobalt/molybdenum ternary hybrid with hierarchical architecture used as high efficient counter electrode for dye-sensitized solar cells", 《SOLAR ENERGY》 *

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107694580A (zh) * 2017-09-07 2018-02-16 电子科技大学 一种纳米复合硒化物及其制备方法
CN107694580B (zh) * 2017-09-07 2019-12-27 电子科技大学 一种纳米复合硒化物及其制备方法
CN108816250A (zh) * 2018-06-06 2018-11-16 北京师范大学 一种纳米棒阵列复合材料及其制备方法和应用
CN108597907A (zh) * 2018-06-14 2018-09-28 福建宸琦新材料科技有限公司 一种镍钼硒化物/泡沫镍复合电极材料的制备方法和应用
CN108906084A (zh) * 2018-06-21 2018-11-30 肇庆市华师大光电产业研究院 一种二硒化钴纳米棒的制备方法及应用
CN108993545A (zh) * 2018-06-22 2018-12-14 安徽师范大学 一种钴硒化合物纳米管@泡沫镍复合阵列材料及其制备方法和应用
CN109092331B (zh) * 2018-08-04 2020-11-20 安徽师范大学 一种空心管状钴硒化合物/钼硒化合物复合纳米材料及其制备方法和应用
CN109092331A (zh) * 2018-08-04 2018-12-28 安徽师范大学 一种空心管状钴硒化合物/钼硒化合物复合纳米材料及其制备方法和应用
CN108889314A (zh) * 2018-08-08 2018-11-27 湖南理工学院 一种泡沫钴原位硫化纳米花球状Co4S3@Co析氢材料及制备方法
CN108889314B (zh) * 2018-08-08 2021-04-27 湖南理工学院 一种泡沫钴原位硫化纳米花球状Co4S3@Co析氢材料及制备方法
CN110327945A (zh) * 2019-07-12 2019-10-15 南昌航空大学 一种纳米复合材料二硒化钼修饰二氧化钛纳米管阵列的电化学制备方法
CN110449170A (zh) * 2019-08-12 2019-11-15 浙江师范大学 一种非晶态MoS2修饰CoS/Co0.85Se异质纳米管阵列电催化剂的制备方法
CN110449170B (zh) * 2019-08-12 2022-02-18 浙江师范大学 一种非晶态MoS2修饰CoS/Co0.85Se异质纳米管阵列电催化剂的制备方法
CN111215099A (zh) * 2020-02-24 2020-06-02 中国科学技术大学 一种MoSe2/Co9S8纳米异质结构材料及其制备方法和应用
CN111215099B (zh) * 2020-02-24 2022-07-15 中国科学技术大学 一种MoSe2/Co9S8纳米异质结构材料及其制备方法和应用
CN111321424A (zh) * 2020-03-04 2020-06-23 太原理工大学 一种自支撑高密度铜钴硒纳米管电极及其制备方法
CN111321424B (zh) * 2020-03-04 2022-04-19 太原理工大学 一种自支撑高密度铜钴硒纳米管电极制备方法
CN111420684A (zh) * 2020-03-26 2020-07-17 内蒙古大学 一种合成气直接制乙醇的催化剂及应用
CN112023952A (zh) * 2020-08-25 2020-12-04 辽宁大学 一种硒化钴-硒化钼空心纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶复合材料及其制备方法和应用
CN112121827A (zh) * 2020-09-21 2020-12-25 哈尔滨理工大学 一种高效电催化合成氨FeSe2/MoSe2纳米片及其制备方法和应用
CN112121827B (zh) * 2020-09-21 2023-09-19 哈尔滨理工大学 一种高效电催化合成氨FeSe2/MoSe2纳米片及其制备方法和应用
CN113430564A (zh) * 2021-06-08 2021-09-24 北京科技大学 一种硼掺杂硒化物异质结纳米材料的制备方法
CN113430564B (zh) * 2021-06-08 2022-04-19 北京科技大学 一种硼掺杂硒化物异质结纳米材料的制备方法
CN113846349A (zh) * 2021-09-28 2021-12-28 安徽师范大学 一种Co掺杂的硒化钼纳米片/Mo箔复合材料、制备方法及其应用
CN113846349B (zh) * 2021-09-28 2023-02-21 安徽师范大学 一种Co掺杂的硒化钼纳米片/Mo箔复合材料、制备方法及其应用
CN113797940A (zh) * 2021-10-16 2021-12-17 福州大学 一种硒化钴石墨氮化碳复合材料及其制备方法和应用
CN113943948A (zh) * 2021-11-11 2022-01-18 苏州大学 多相纳米异质结材料及其制备方法与应用
CN114635160A (zh) * 2022-03-27 2022-06-17 台州学院 一种CoSe2/MoSe2异质结的制备方法
CN115198303A (zh) * 2022-03-27 2022-10-18 台州学院 一种两相CoSe2复合的MoSe2的制备方法
CN115125576A (zh) * 2022-07-14 2022-09-30 青岛中石大新能源科技有限公司 一种复合硒化物电催化剂及其制备方法与应用
CN115125576B (zh) * 2022-07-14 2023-03-10 青岛中石大新能源科技有限公司 一种复合硒化物电催化剂及其制备方法与应用
CN116081579A (zh) * 2022-12-30 2023-05-09 青岛科技大学 一种富含Se缺陷的立方相硒化钴的制备方法及其在电催化氧还原制过氧化氢中的应用
CN116081579B (zh) * 2022-12-30 2024-04-26 青岛科技大学 一种富含Se缺陷的立方相硒化钴的制备方法及其在电催化氧还原制过氧化氢中的应用
CN116043258A (zh) * 2023-01-18 2023-05-02 南京航空航天大学 一种自支撑硒化铜纳米片电催化剂的制备方法及应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN107051550B (zh) 2019-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107051550B (zh) 一种电催化水分解用MoSe2/Co0.85Se复合材料及其制备方法与应用
CN107587161B (zh) 一种棒状NiFeSe/C电解水催化剂的制备方法
CN107376958B (zh) NiFeP双功能过渡金属磷化物催化剂及其制备和用途
CN107142488B (zh) 一种多孔多壳式磷化镍空心微球及其制备方法和应用
CN112941559B (zh) 一种Fe-Co双金属磷化物电极材料及其制备和应用
CN109252180A (zh) 一种三元mof纳米片阵列材料、制备方法及其应用
CN108447703B (zh) 一种镍铁双金属氢氧化物@二氧化铈异质结构纳米片材料、制备方法及其应用
CN106669738B (zh) 多元空心金属硫化物析氢催化剂及制备方法和应用
CN105140531A (zh) 用于电解水制氢的三维阳极材料及制备方法
CN109967100A (zh) 一种金属掺杂的CoP3、其制备方法及应用
CN109954503A (zh) 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
CN109847760A (zh) 一种基于不锈钢纳米结构的三维电催化剂及其应用
CN108823597A (zh) 退火法制备氮掺杂的硫化镍析氢催化剂的方法及其应用
CN108435211B (zh) 一种Ce掺杂的Ni-Fe-Ce三元硫化物析氧催化剂的制备方法
CN110280249A (zh) 一种非贵金属NiCoFe/NF电催化剂的制备方法及其氧气析出应用
CN110327943B (zh) 一种Cu-Mo-S复合材料及其制备方法和应用
CN113235104A (zh) 一种基于zif-67的镧掺杂氧化钴催化剂及其制备方法与应用
CN109786135A (zh) 一种氧化铜@钼酸镍/泡沫铜复合电极材料及其制备方法
CN108611657A (zh) 一种含氮钴钼的纳米碳纤维电化学催化剂的合成及应用
CN113279005A (zh) 钴掺杂MoS2/NiS2多孔异质结构材料制备方法及其应用于电催化析氢
Tong et al. Amorphous FeO x (x= 1, 1.5) coated Cu 3 P nanosheets with bamboo leaves-like morphology induced by solvent molecule adsorption for highly active HER catalysts
Li et al. Integration of heterointerface and porosity engineering to achieve efficient hydrogen evolution of 2D porous NiMoN nanobelts coupled with Ni particles
CN108499584A (zh) Ni2P@C/石墨烯气凝胶析氢复合材料及制备方法
CN108172411B (zh) 一种钴锰合金氧化物-硫氮共掺杂石墨烯纳米复合材料的制备方法
CN108033492B (zh) 非晶的CoWO4笼状纳米材料的制备方法及其在电催化中的应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20191105

Termination date: 20200424