CN116005173A - “雾化爆破”法结合晶格嫁接策略外延生长贵金属催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种“雾化爆破”法结合晶格嫁接策略外延生长贵金属催化剂的制备方法，通过“雾化爆破”技术与焦耳加热热冲击处理合成镧系金属单原子掺杂的过渡金属硒化物；然后通过吸附贵金属阳离子和后续热还原，将贵金属纳米颗粒外延生长在镧系金属单原子掺杂的过渡金属硒化物基体上，即制备的目标催化剂。所述镧系金属掺杂的金属硒化物外延生长贵金属的催化剂为Ce‑CoSe2/Ir；贵金属Ir纳米颗粒与Ce‑CoSe2基体呈现嫁接异质结构，并均匀地分布在Ce‑CoSe2边缘和基面上；Ce掺杂的Ce‑CoSe2基体为多孔纳米带状形貌。
Description
技术领域
本申请属于催化剂材料制备技术领域，具体涉及一种“雾化爆破”法和晶格嫁接策略外延生长贵金属催化剂及其制备方法。
背景技术
随着社会工业化程度的提高，化石燃料短缺成为严峻的问题；环境污染和温室效应成为全球面临的主要挑战。氢能作为一种清洁、环保、高能量密度的可持续能源，氢能和燃料电池被公认为是一种最具发展前景的新兴技术，是长期向清洁能源过渡的最佳选择。
电解水作为产氢的方法之一，电解水包括阴极的析氢反应和阳极的析氧反应。其中，商用的析氢催化剂主要是Pt基催化剂，商用的析氧催化剂为Ru基/Ir基催化剂；这些商用催化剂多为贵金属催化剂，贵金属成本高，储量少，限制了其大规模应用。
此外，商业化的贵金属催化剂活性位点单一，难以同时对涉及不同中间体物种吸附的HER和OER催化反应进行提供最佳催化能力，这限制了电解水过程HER和OER双重催化转换的反应动力学。对于涉及复杂多步反应的HER和OER，通常需要至少两种以上的类型的活性位点才能达到最优的电解水效率。因此，开发低成本、高效率的富含多级催化组分的HER/OER双功能电解水催化剂成为当下研究的热点问题。
单原子催化剂问世于2011年，为目前热门的催化前沿领域。将金属以原子尺度均匀分散在基体上，这极大程度地提高了金属原子利用效率，并大幅降低了金属的使用量。但是单原子催化剂受限于其活性位点的简单性和分布不可控性，难以同时满足不同催化反应的需求，其电子结构仍有优化空间。在单原子催化剂的基础上，引入第二相高活性贵金属纳米颗粒，可构建双重金属-载体相互作用，通过诱导局域电荷重排与金属价态优化，实现单原子催化剂和纳米颗粒之间的电子协同作用，赋予催化剂双功能活性位点。
但是贵金属纳米颗粒在长周期电解水过程容易从载体上脱落以及过度氧化，造成活性位点的不可逆失活，严重降低电解水催化稳定性。因此从载体改性出发，选择合适的催化剂基体，对其晶体结构、微观形貌和电子特性进行优化，调控载体与贵金属纳米颗粒之间的结合方式和位向关系，以充分利用主客体之间的强相互作用，是有效抑制活性金属纳米颗粒脱离的关键思路。以上方法可同时实现对电解水HER和OER催化剂的催化活性、稳定性和制造成本的优化。
有鉴于此，特提出本申请。
发明内容
为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中提供了一种“雾化爆破”法结合晶格嫁接策略外延生长贵金属催化剂及其制备方法。
本申请实施例提供的催化剂，首先通过“雾化爆破”技术合成镧系单原子Ce掺杂的多孔硒化钴CoSe2基体，在Ce掺杂的多孔硒化钴CoSe2基体表面造成剧烈的原子排列扭曲，构建缺陷位点，此处的缺陷位点为第一重金属-载体相互作用，同时增强了CoSe2基体的路易斯酸度，为下一步外延生长贵金属纳米颗粒提供丰富的形核位点。接下来将Ce-CoSe2化合物与贵金属盐溶液均匀混合，经过水浴蒸干然后在Ar+H2气氛下高温煅烧后，贵金属Ir纳米颗粒可以在基体表面均匀地外延生长，得到Ce改性CoSe2基体晶格嫁接Ir催化剂，此处为第二重金属-载体相互作用。因而最终得到具有双重金属-载体相互作用的电解水催化剂。
CoSe2基体良好的导电性和特殊的纳米形貌，此外这种独特的Ce-CoSe2/Ir晶格嫁接异质结构，充分发挥了双重金属-载体相互作用。
根据本申请实施例第一个方面，提供了一种基于“雾化爆破”法外延生长贵金属催化剂的制备方法，
通过“雾化爆破”技术和焦耳加热热冲击处理合成镧系金属单原子掺杂的过渡金属硒化物；然后通过吸附贵金属阳离子和后续热还原处理，将贵金属纳米颗粒外延生长在镧系金属单原子掺杂的过渡金属硒化物基体上，即制备的目标催化剂。
优选的，所述镧系金属单原子为镧、铈、饵中的至少一种；
所述贵金属为铱、铂、钌中的至少一种；
所述过渡金属为钴、铁、镍中的至少一种。
优选的，包括如下具体步骤：
Ce掺杂的硒化钴粉末的制备：将一定摩尔比的硝酸钴、硝酸铈、硒酸、二乙烯三胺充分溶解在水溶液中，超声雾化后形成超微液滴前驱体，进入焦耳加热设备；在焦耳加热设备提供的短时高能和超快速升温热冲击条件下，制备得到Ce掺杂的CoSe2粉末，即Ce-CoSe2粉末；
Ce-CoSe2粉末外延生长贵金属纳米颗粒：将制备的上述Ce-CoSe2粉末在水中均匀分散后加入氯化铱水合物，搅拌后水浴预设时间后至水溶剂被完全蒸干得到固体粉末；将得到的固体粉末置于管式炉中，预设条件下焙烧得到贵金属纳米颗粒外延生长在镧系金属单原子掺杂的过渡金属硒化物的催化剂材料，即目标材料Ce-CoSe2/Ir。
优选的，Ce-CoSe2粉末；具体为：
S1：将去离子水和二乙烯三胺按照体积比1：1制备成混合溶液A，在室温下剧烈搅拌20-40min；
S2：将体积硒酸加入到上述混合溶液A中，在室温下超声10-20min得到目标所需溶液B；
S3：向溶液B中按照加入硝酸铈水合物与硝酸钴水合物，搅拌40-50min得到混合溶液C；
S4：混合溶液C转移至超声雾化器设备，将前驱体溶液雾化形成超小液滴，进入焦耳加热装置按照预设条件快速升温与快速降温冲击，并重复预设次数得到黑色产物D；
S5：将黑色产物D洗涤后干燥得到Ce-CoSe2粉末。
优选的，步骤S3，硝酸铈水合物与硝酸钴水合物中Ce：Co原子比设置为1：30。
优选的，步骤S4，焦耳加热装置按照预设条件快速升温与快速降温冲击的加热条件为：
在3-8s范围内，快速升温至1500-2000℃，保持30s后快速降温，重复3-8次。
优选的，步骤S5，将黑色产物D洗涤后干燥得到Ce-CoSe2粉末，包括如下具体步骤：
将得到黑色产物D反复使用酒精和去离子水清洗，在60℃条件下真空烘干12h后得到Ce掺杂的Ce-CoSe2粉末。
优选的，Ce-CoSe2粉末外延生长贵金属纳米颗粒，具体包括如下步骤：
S6：将Ce-CoSe2粉末在水中超声均匀分散后加入氯化铱水合物，均匀搅拌20-40min，在50-80℃条件下水浴12-18h至水溶剂被完全蒸干得到固体粉末E；
S7：将干燥后得到的固体粉末E放置于管式炉焙烧，即为目标产物Ce-CoSe2/Ir催化剂。
优选的，步骤S7中，管式炉焙烧条件为在流动的氩氢气氛下以5℃/min的升温速率加热至500-800℃，保温2-4h。
本申请的实施例的第二个方面，提供一种镧系金属掺杂的金属硒化物外延生长贵金属的催化剂，采用上述制备方法制备；
所述镧系金属掺杂的金属硒化物外延生长贵金属的催化剂为Ce-CoSe2/Ir；贵金属Ir纳米颗粒与Ce-CoSe2基体呈现嫁接异质结构，并均匀地分布在Ce-CoSe2边缘和基面上；Ce掺杂的Ce-CoSe2基体为多孔纳米带状形貌。
本申请的有益效果：
1.本申请创新性地通过“雾化爆破”技术和焦耳加热热冲击合成镧系金属单原子掺杂的过渡金属硒化物，随后通过吸附贵金属阳离子和热还原的进一步处理，将贵金属纳米颗粒外延生长在镧系金属单原子掺杂的金属硒化物基体上；通过“雾化爆破”技术引入预掺杂位点对过渡金属硒化物基面功能化后，过渡金属硒化物基面上的掺杂Ce位置活性较高，可以作为贵金属Ir纳米颗粒外延生长的初始形核中心，因而贵金属纳米颗粒可均匀地在整个过渡金属硒化物基体上外延生长。
2.本申请制备的Ce-CoSe2/Ir催化剂材料，CoSe2与贵金属Ir纳米颗粒间独特的晶格嫁接异质结构特征，可显著增强界面电子转移、降低扩散能垒。同时两者之间的晶格嫁接位向分布，有效提升了贵金属纳米颗粒与基体结合的牢固性，可同时抑制其颗粒脱落和氧化溶解，实现Ce-CoSe2/Ir催化活性和催化剂稳定性之间的平衡；在合成材料Ce-CoSe2/Ir中，镧系单原子Ce与金属硒化物CoSe2之间为第一种金属-载体相互作用，镧系金属掺杂的金属硒化物基体与外延生长的贵金属Ir之间为第二种金属-载体相互作用。两种金属-载体相互作用，分别作为析氢与析氧的活性位点，其中Ce-CoSe2基体中经过Ce单原子的改性，使得临近的Co为析氢反应位点，晶格嫁接的Ir纳米颗粒为析氧反应位点，实现多个活性位点之间的协同催化作用。与商用催化剂相比，催化剂展现了突出的的析氢、析氧催化性能。
3.本申请制备的Ce-CoSe2/Ir催化剂具备独特的晶格嫁接异质结构。镧系金属预修饰的金属硒化物基体暴露的晶面与贵金属的晶面具有类似的晶面间距，产生晶格匹配效应，从而可以外延生长贵金属纳米颗粒。首先，原子分布的镧系金属预修饰的金属硒化物基体主体与贵金属纳米颗粒客体之间的晶格嫁接位向关系大幅提高贵金属催化剂的稳定性，防止电解水过程中贵金属团聚、脱落和氧化。其次，由于常规的异质界面由于两者晶格失配产生大量悬键，因而在位向关系是非共格的，电荷在界面区域的传导需要克服较大的势垒，限制了电催化动力学的进一步提升。而Ce-CoSe2/Ir晶格嫁接异质结构更有利于界面电荷传导，可显著提升电荷转移效率。
4.本申请的制备方法采用“雾化爆破技术”，将一定摩尔比的硝酸钴、硝酸铈、硒酸、二乙烯三胺充分溶解在水溶液中，通过超声雾化器设备超声雾化后形成超微液滴前驱体，进入焦耳加热设备。在焦耳加热设备提供的短时高能和超快速升温热冲击条件下，硝酸盐和二乙烯三胺小液滴诱发热分解反应，发生雾化爆破，在硒酸作用下形成Ce掺杂的硒化钴CoSe2，并瞬间释放大量气体，在CoSe2基体上创造出丰富的多级孔结构。同时，合成方法具有普适性，通过改变贵金属盐(铱盐、铂盐、钌盐)与镧系金属前驱体(硝酸镧、硝酸铈、硝酸饵)的种类，得到α-CoSe2/β(α为单原子镧系金属，β为晶格嫁接的贵金属纳米颗粒)催化剂。
5.本申请晶格嫁接的贵金属纳米颗粒大小可调节，通过改变焦耳加热温度和焦耳加热时间，在5-50nm的范围内，调控贵纳米颗粒的尺寸以及与Ce-CoSe2的界面结合方式，从而改变电催化活性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例提供的Ce-CoSe2/Ir催化剂材料的高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图；
图2为本申请实施例提供的Ce-CoSe2/Ir催化剂材料在1.0M KOH碱性条件下电催化析氢性能图；
图3为本申请实施例提供的Ce-CoSe2/Ir催化剂材料在1.0M KOH碱性条件下电催化析氧性能图；
图4为本申请实施例提供的Ce-CoSe2/Ir催化剂材料在1.0M KOH碱性条件下电解水性能图。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本申请的实施例提供一种“雾化爆破”法结合晶格嫁接策略外延生长贵金属催化剂的制备方法，通过“雾化爆破”技术合成镧系金属单原子掺杂的过渡金属硒化物；然后通过吸附贵金属阳离子和后续热还原处理，将贵金属纳米颗粒外延生长在镧系金属单原子掺杂的过渡金属硒化物基体上，即制备的目标催化剂。
具体地实施中，合成该催化剂的原料易得，方法简单，产量大，极大程度降低催化剂成本；合成效率高，便于工业化生产应用。合成方法具有普适性，通过改变贵金属盐(铱盐、铂盐、钌盐)与镧系金属前驱体(硝酸镧、硝酸铈、硝酸饵)的种类，得到不同的催化剂。
所述镧系金属单原子为镧、铈、饵中的至少一种；所述贵金属为铱、铂、钌中的至少一种；所述过渡金属为钴、铁、镍中的至少一种。
本申请的实施例提供一种“雾化爆破”法结合晶格嫁接策略外延生长贵金属催化剂的制备方法，包括如下具体步骤：
Ce掺杂的硒化钴粉末的制备：将一定摩尔比的硝酸钴、硝酸铈、硒酸、二乙烯三胺充分溶解在水溶液中，超声雾化后形成超微液滴前驱体，进入焦耳加热设备；在焦耳加热设备提供的短时高能和超快速升温热冲击条件下，制备得到Ce掺杂的CoSe2粉末，即Ce-CoSe2粉末；
Ce-CoSe2粉末外延生长贵金属纳米颗粒：将制备的上述Ce-CoSe2粉末在水中均匀分散后加入氯化铱水合物，搅拌后水浴预设时间后至水溶剂被完全蒸干得到固体粉末；将得到的固体粉末置于管式炉中，预设条件下焙烧得到贵金属纳米颗粒外延生长在镧系金属单原子掺杂的过渡金属硒化物的催化剂材料，即目标材料Ce-CoSe2/Ir。
本申请的实施例提供一种“雾化爆破”法结合晶格嫁接策略外延生长贵金属催化剂的制备方法，Ce-CoSe2粉末；具体为：
S1：将去离子水和二乙烯三胺按照体积比1：1制备成混合溶液A，在室温下剧烈搅拌20-40min；
S2：将体积硒酸加入到上述混合溶液A中，在室温下超声10-20min得到目标所需溶液B；
S3：向溶液B中按照加入硝酸铈水合物与硝酸钴水合物，搅拌40-50min得到混合溶液C；
S4：混合溶液C转移至超声雾化器设备，将前驱体溶液雾化形成超小液滴，进入焦耳加热装置按照预设条件快速升温与快速降温冲击，并重复预设次数得到黑色产物D；
S5：将黑色产物D洗涤后干燥得到Ce-CoSe2粉末。
本申请的实施例提供一种基于“雾化爆破”法外延生长贵金属催化剂的制备方法，步骤S3，硝酸铈水合物与硝酸钴水合物中Ce：Co原子比设置为1：30。
本申请的实施例提供一种“雾化爆破”法结合晶格嫁接策略外延生长贵金属催化剂的制备方法步骤S4，焦耳加热装置按照预设条件快速升温与快速降温冲击的加热条件为：
在3-8s范围内，快速升温至1500-2000℃，保持30s后快速降温，重复3-8次。
本申请的实施例提供一种“雾化爆破”法结合晶格嫁接策略外延生长贵金属催化剂的制备方法，步骤S5，将黑色产物D洗涤后干燥得到Ce-CoSe2粉末，包括如下具体步骤：
将得到黑色产物D反复使用酒精和去离子水清洗，在60℃条件下真空烘干12h后得到Ce掺杂的Ce-CoSe2粉末。
本申请的实施例提供一种“雾化爆破”法结合晶格嫁接策略外延生长贵金属催化剂的制备方法，Ce-CoSe2粉末外延生长贵金属纳米颗粒，具体包括如下步骤：
S6：将Ce-CoSe2粉末在水中超声均匀分散后加入氯化铱水合物，均匀搅拌20-40min，在50-80℃条件下水浴12-18h至水溶剂被完全蒸干得到固体粉末E；
S7：将干燥后得到的固体粉末E放置于管式炉焙烧，即为目标产物Ce-CoSe2/Ir催化剂。
本申请的实施例提供一种“雾化爆破”法结合晶格嫁接策略外延生长贵金属催化剂的制备方法，步骤S7中，管式炉焙烧条件为在流动的氩氢气氛下以5℃/min的升温速率加热至500-800℃，保温2-4h。
作为本申请的具体实施例，提供一种“雾化爆破”法结合晶格嫁接策略外延生长贵金属催化剂的制备方法，包括如下具体步骤：
(1)将去离子水和二乙烯三胺按照体积比1：1制备成40-60mL混合溶液，在室温下剧烈搅拌20-40min，得到混合溶液A；
(2)将体积30-50μL的硒酸加入到上述合溶液A中，在室温下超声10-20min得到目标所需溶液B；
(3)向溶液B中按照Ce：Co原子比1：30加入硝酸铈水合物与硝酸钴水合物，搅拌40-50min得到混合溶液C；
(4)将混合溶液C转移至超声雾化器设备，将混合溶液C雾化形成超小液滴，进入焦耳加热装置；焦耳加热程序设置为：在3-8s范围内，快速升温至1500-2000℃，保持30s后快速降温，以上操作重复3-8次；得到黑色产物D
(5)将得到黑色产物D反复使用酒精和去离子水清洗，在60℃条件下真空烘干12h后得到Ce掺杂的CoSe2，即Ce-CoSe2粉末。
(6)将0.5g Ce-CoSe2粉末加入到30mL去离子水中，超声10-30min中，在水中均匀分散；然后加入0.088g氯化铱水合物，均匀搅拌20-40min，在50-80℃条件下水浴12-18h至水溶剂被完全蒸干得到固体粉末E；
(7)将干燥后得到的固体粉末E放置于管式炉中，在流动的氩氢气氛(Ar:H2＝95:5)下以5℃/min的升温速率加热至500-800℃，保温2-4h，冷却至室温得到黑色固体粉末，即为目标产物Ce-CoSe2/Ir催化剂。
对本申请的实施例制备的Ce-CoSe2/Ir催化剂材料进行形貌表征、电催化析氧性能、电催化析氢性能以及电解水性能测试，
如图1所示，为本申请实施例提供的Ce-CoSe2/Ir催化剂材料的高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图；贵金属Ir纳米颗粒与Ce-CoSe2基体呈现晶格嫁接关系，并均匀地分布在Ce-CoSe2边缘和基面上。Ce掺杂的硒化钴基底为多孔纳米带状形貌，该形貌具有较大的比表面积，不仅可以充分暴露活性位点，而且可以增加与电解液的接触面积，从而加快催化反应动力学。
如图2所示，本申请实施例提供的Ce-CoSe2/Ir催化剂材料在1.0M KOH碱性条件下电催化析氢性能图：在10mA cm-1的电流密度下，析氢过电势为48mV。
如图3所示，本申请实施例提供的Ce-CoSe2/Ir催化剂材料在1.0M KOH碱性条件下电催化析氧性能图：在10mA cm-1的电流密度下，析氧过电势为265mV。
如图4所示，本申请实施例提供的Ce-CoSe2/Ir催化剂材料在1.0M KOH碱性条件下电解水性能图：在全水解性能测试中，催化剂仅需1.52V即可达到10mA cm-1的电流密度。
结合图3与图4可看出，在1.0M KOH的碱性条件下，催化剂表现了优异的催化性能。此双功能催化剂在碱性电解水中具有较好的应用前景。
基于上述，本申请的实施例提供一种镧系金属掺杂的金属硒化物外延生长贵金属的催化剂，采用上述制备方法制备；镧系金属掺杂的金属硒化物外延生长贵金属的催化剂为Ce-CoSe2/Ir；
贵金属Ir纳米颗粒与Ce-CoSe2基体呈现嫁接异质结构，并均匀地分布在Ce-CoSe2边缘和基面上；Ce掺杂的Ce-CoSe2基体为多孔纳米带状形貌。在合成材料Ce-CoSe2/Ir中，镧系单原子Ce与金属硒化物CoSe2之间为第一种金属-载体相互作用，镧系金属掺杂的金属硒化物基体与外延生长的贵金属Ir之间为第二种金属-载体相互作用。两种金属-载体相互作用，分别作为析氢与析氧的活性位点，其中Ce-CoSe2基体中经过Ce单原子的改性，使得临近的Co为析氢反应位点，晶格嫁接的Ir纳米颗粒为析氧反应位点，实现多个活性位点之间的协同催化作用。
此外，镧系金属预修饰的金属硒化物基体暴露的晶面与贵金属的晶面具有类似的晶面间距，产生晶格匹配效应，从而可以外延生长贵金属纳米颗粒。首先，原子分布的镧系金属预修饰的金属硒化物基体主体与贵金属纳米颗粒客体之间的晶格嫁接位向关系大幅提高贵金属催化剂的稳定性，防止电解水过程中贵金属团聚、脱落和氧化。其次，由于常规的异质界面由于两者晶格失配产生大量悬键，因而在位向关系是非共格的，电荷在界面区域的传导需要克服较大的势垒，限制了电催化动力学的进一步提升。而Ce-CoSe2/Ir晶格嫁接异质结构更有利于界面电荷传导，可显著提升电荷转移效率。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种“雾化爆破”法结合晶格嫁接策略外延生长贵金属催化剂的制备方法，其特征在于，
通过“雾化爆破”技术与焦耳加热热冲击处理合成镧系金属单原子掺杂的过渡金属硒化物；然后通过吸附贵金属阳离子和后续热还原处理，将贵金属纳米颗粒外延生长在镧系金属单原子掺杂的过渡金属硒化物基体上，即制备的目标催化剂。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述镧系金属单原子为镧、铈、饵中的至少一种；
所述贵金属为铱、铂、钌中的至少一种；
所述过渡金属为钴、铁、镍中的至少一种。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
Ce掺杂的硒化钴粉末的制备：将一定摩尔比的硝酸钴、硝酸铈、硒酸、二乙烯三胺充分溶解在水溶液中，超声雾化后形成超微液滴前驱体，进入焦耳加热设备；在焦耳加热设备提供的短时高能和超快速升温热冲击条件下，制备得到Ce掺杂的CoSe2粉末，即Ce-CoSe2粉末；
Ce-CoSe2粉末外延生长贵金属纳米颗粒：将制备的上述Ce-CoSe2粉末在水中均匀分散后加入氯化铱水合物，搅拌后水浴预设时间后至水溶剂被完全蒸干得到固体粉末；将得到的固体粉末置于管式炉中，预设条件下焙烧得到贵金属纳米颗粒外延生长在镧系金属单原子掺杂的过渡金属硒化物的催化剂材料，即目标材料Ce-CoSe2/Ir。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，Ce-CoSe2粉末；具体为：
S1：将去离子水和二乙烯三胺按照体积比1：1制备成混合溶液A，在室温下剧烈搅拌20-40min；
S2：将体积硒酸加入到上述混合溶液A中，在室温下超声10-20min得到目标所需溶液B；
S3：向溶液B中按照加入硝酸铈水合物与硝酸钴水合物，搅拌40-50min得到混合溶液C；
S4：混合溶液C转移至超声雾化器设备，将前驱体溶液雾化形成超小液滴，进入焦耳加热装置按照预设条件快速升温与快速降温冲击，并重复预设次数得到黑色产物D；
S5：将黑色产物D洗涤后干燥得到Ce-CoSe2粉末。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S3，硝酸铈水合物与硝酸钴水合物中Ce：Co原子比设置为1：30。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S4，焦耳加热装置按照预设条件快速升温与快速降温冲击的加热条件为：
在3-8s范围内，快速升温至1500-2000℃，保持30s后快速降温，重复3-8次。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S5，将黑色产物D洗涤后干燥得到Ce-CoSe2粉末，包括如下具体步骤：
将得到黑色产物D反复使用酒精和去离子水清洗，在60℃条件下真空烘干12h后得到Ce掺杂的Ce-CoSe2粉末。
8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，Ce-CoSe2粉末外延生长贵金属纳米颗粒，具体包括如下步骤：
S6：将Ce-CoSe2粉末在水中超声均匀分散后加入氯化铱水合物，均匀搅拌20-40min，在50-80℃条件下水浴12-18h至水溶剂被完全蒸干得到固体粉末E；
S7：将干燥后得到的固体粉末E放置于管式炉焙烧，即为目标产物Ce-CoSe2/Ir催化剂。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S7中，管式炉焙烧条件为在流动的氩氢气氛下以5℃/min的升温速率加热至500-800℃，保温2-4h。
10.一种镧系金属掺杂的金属硒化物外延生长贵金属的催化剂，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的制备方法制备；
所述镧系金属掺杂的金属硒化物外延生长贵金属的催化剂为Ce-CoSe2/Ir；
贵金属Ir纳米颗粒与Ce-CoSe2基体呈现嫁接异质结构，并均匀地分布在Ce-CoSe2边缘和基面上；Ce掺杂的Ce-CoSe2基体为多孔纳米带状形貌。
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