本发明专利技术涉及一种表面富硒的NiSe2纳米片的制备方法，属于无机半导体纳米材料技术领域。本发明专利技术先合成Ni(OH)2薄片，然后在高温下硒(Se)化得到表面富硒的NiSe2纳米片。本发明专利技术所合成的富硒的NiSe2纳米片化学性稳定、结晶性好、析氢性能优良，同时，本发明专利技术所述方法制备工艺简单，操作方便且成本低，利用本发明专利技术方法可制造电化学析氢半导体材料，应用在新能源领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机化合物半导体材料材料，涉及一种硒化镍纳米片、其制备方法及用途，尤其涉及一种表面富硒的硒化镍纳米片、其制备方法及在电化学析氢领域的用途。
技术介绍
国际社会现在正面临前所未有的能源危机，不断扩大的需求，使得人们致力于探索和利用更加丰富的能源体系，以减少对化石燃料的依赖。氢能由于其清洁无污染可循环的优点，日益引起人们的关注。氢气可以由电分解水产生，铂(Pt)族金属有着优良的电化学析氢性能(HER)，然而，其高成本和低的元素丰度阻碍了大规模的应用。因此，发现廉价而有高元素丰度的催化剂吸引着研究人员的兴趣。过渡金属硫属化物(TMDS)含量丰富，可以用于电化学析氢和析氧反应，近年来被广泛地研究。然而其活性位点少，导电性差，严重阻碍着其催化效率。电化学析氢过程有两个关键要素，活性位点密度以及表面传输特性。如何增加材料的活性位点密度，以及提升材料表面电子传输效率，是研究者们思考的重点，也是一个重大的课题。构建不同的纳米结构，改善表面原子状态，或者暴露特殊的晶面，是常见的提升材料性能的措施。NiSe2是一种重要的Ⅳ-Ⅵ族半导体，作为一种含量丰富、环境友好且化学性质稳定的半导体材料，其具有一定的金属性，导电性较好，并且在酸性电解液中稳定，具有较高的析氢催化活性，这使得它备受人们的关注。目前合成二硒化镍的方法中，比较常用的有水热合成、容积热合成法，但是，这些方法得
到的产物的粒子形状不规则且团聚现象严重。实验表明，在NiSe2表面掺杂阳离子或者阴离子改变其组成，可以产生更多的活性位点，提升其催化性能。但是现有技术中制备得到的表面掺杂阳离子或阴离子的方法存在诸多的缺点，例如用CVD的方法可以直接合成NiSe2纳米晶并调控其组成，但产率低，成本昂贵；直接用水热法也可以合成NiSe2纳米结构，但其结晶性较差，前驱体溶液中因含有Se的化合物而往往造成环境污染，且得到的掺杂硒化镍的催化活性仍相对较差不能满足实际应用的需求，因而，研究一种简易制备表面富含阳离子或阴离子的高性能硒化镍的方法具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种硒化镍纳米片、其制备方法及用途。本专利技术所述方法合成步骤简单、成本低，得到的硒化镍纳米片结晶性好，化学性质稳定，其表面富含硒，表面镍和硒的原子比可达1:3.6，应用于电化学析氢有非常好的性能，塔菲尔斜率可达32V/decade，析氢稳定性好。为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种硒化镍纳米片的制备方法，所述方法包括以下步骤：对氢氧化镍纳米片进行硒化，得到硒化镍纳米片。优选地，所述硒化的具体步骤为：使氢氧化镍纳米片和硒粉分别置于双温区管式炉的下游和上游，加热进行硒化反应。优选地，所述双温区管式炉的下游的炉温为400～500℃，例如可为400℃、420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃、480℃、490℃或500℃等，优
选为425～475℃。优选地，所述双温区管式炉的上游的炉温为100～300℃，例如可为100℃、120℃、130℃、140℃、145℃、150℃、160℃、170℃、185℃、200℃、210℃、230℃、245℃、260℃、280℃或300℃等，优选为250～300℃。优选地，所述双温区管式炉中通有氩气，所述氩气的流量优选为50～100sccm，例如可为50sccm、60sccm、65sccm、70sccm、80sccm、85sccm、90sccm或100sccm等。优选地，所述硒化反应的时间为60～90分钟，例如可为60分钟、65分钟、70分钟、80分钟、85分钟或90分钟等。优选地，所述方法还包括在硒化反应之前，进行清洗石英套管以及将两个石英套管分别置于上游和下游的步骤。优选地，所述清洗石英套管的步骤中，使用氩气进行反复清洗。本专利技术所述方法可以包括对得到的硒化镍纳米片进行退火，所述退火的温度优选为300～400℃，进一步优选为350℃，在此优选温度300～400℃退火处理，会降低硒化镍纳米片表面的硒含量。本专利技术所述方法中，若不进行退火处理，则得到的硒化镍纳米片的表面的镍和硒的原子比在1:(2.8～3.60)，优选为1:(3.20～3.60)，若进行退火处理，则表面的硒含量下降。优选地，所述氢氧化镍纳米片通过水热法制备得到。进一步优选地，具体的氢氧化镍纳米片的制备方法为：将碳布浸入镍源和乌洛托品的水溶液中，于80～100℃进行水热反应，得到生长在碳布上的氢氧化镍纳米片。优选地，所述镍源为硝酸镍、氯化镍、硫酸镍或醋酸镍中的任意一种或至少两种的混合物。优选地，所述水热反应在反应釜中进行。本专利技术氢氧化镍纳米片的制备方法的优选技术方案中，水热反应温度为80～100℃，例如可为80℃、83℃、85℃、88℃、90℃、95℃或100℃等。优选地，所述水热反应的时间为8～12h，例如可为8h、8.5h、9h、9.5h、10h、10.5h、11h或12h等。优选地，所述氢氧化镍纳米片的制备方法还包括在水热反应结束后进行洗涤和干燥的步骤。优选地，所述干燥的温度为60～80℃，例如可为60℃、65℃、68℃、70℃、75℃或80℃等。作为本专利技术所述方法的进一步优选技术方案，一种硒化镍纳米片的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将碳布浸入硝酸镍和乌洛托品的混合溶液中，于80～100℃进行水热反应，洗涤并干燥，得到生长在碳布上的氢氧化镍纳米片；(2)将步骤(1)得到的生长在碳布上的氢氧化镍纳米片和硒粉分别放入两个石英套管中，分别置于双温管式炉的下游和上游，用氩气清洗石英管后，将下游的炉温升高到400～500℃，上游的炉温升高到100～300℃，保持载气氩气流量50～100sccm，生长60～90分钟，进行硒化反应，然后自然冷却，得到生长在碳布上的硒化镍纳米片。第二方面，本专利技术提供如第一方面所述方法制备得到的硒化镍纳米片，所述硒化镍纳米片的表面富含硒，表面镍和硒的原子比在1:(2.80～3.60)，优选为1:(3.20～3.60)。优选地，所述硒化镍纳米片垂直生长于碳布上。优选地，所述硒化镍纳米片与硒化镍纳米片联络成网状结构，所述网状结
构的高度优选为500～1000nm，例如可为500nm、520nm、550nm、580nm、600nm、650nm、675nm、700nm、750nm、780nm、820nm、860nm、900nm或1000nm等。第三方面，本专利技术提供如第二方面所述的硒化镍纳米片的用途，所述硒化镍纳米片用于电化学析氢。与已有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过制备氢氧化镍纳米片，在高温下硒化得到硒化镍纳米片。所述方法合成步骤简单、成本低；制备得到的硒化镍纳米片结晶性好，化学稳定性好，其表面富含硒，表面镍和硒的原子可达1:(2.80～3.60)，硒化镍纳米片联络成网状，应用于电化学析氢有非常好的性能，塔菲尔斜率可达32V/decade，起始析氢电位为70.7mV，在达到10mA/cm2的电流密度时，过电势为117mV，在过电势-0.15V长达65h的电解实验中，其电流密度稳定在12.5mA/cm2，没有任何衰减，表明析氢性能稳定良好。附图说明图1a本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种硒化镍纳米片的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：对氢氧化镍纳米片进行硒化，得到硒化镍纳米片。
【技术特征摘要】
1.一种硒化镍纳米片的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：对氢氧化镍纳米片进行硒化，得到硒化镍纳米片。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硒化的具体步骤为：使所述氢氧化镍纳米片和硒粉分别置于双温区管式炉的下游和上游，加热进行硒化反应。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双温区管式炉的下游的炉温为400～500℃，优选为425～475℃；优选地，所述双温区管式炉的上游的炉温为100～300℃，优选为250～300℃；优选地，所述双温区管式炉中通有氩气，所述氩气的流量优选为50～100sccm；优选地，所述硒化反应的时间为60～90分钟。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在硒化反应之前，进行清洗石英套管以及将两个石英套管分别置于上游和下游的步骤；优选地，所述清洗石英套管的步骤中，使用氩气进行清洗。5.根据权利要求2-4任一项所述的方法，其特征在于，所述氢氧化镍纳米片通过水热法制备得到；优选地，所述氢氧化镍纳米片的制备方法为：将碳布浸入镍源和乌洛托品的水溶液中，于80～100℃进行水热反应，得到生长在碳布上的氢氧化镍纳米片；优选地，所述镍源为硝酸镍、氯化镍、硫酸镍或醋酸镍中的任意一种或至少两种的混合物；优选地，所述镍源的浓度为30～50mM，所述乌洛托品的浓度优选为60～100mM；优选地，所述水热反应在反应釜中进...
【专利技术属性】
技术研发人员：何军，王枫梅，程中州，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11
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