一种双金属硒化物CoSe2/FeSe2及其制备方法与应用技术

技术编号：40169757 阅读：5 留言：0更新日期：2024-01-26 23:40

本发明专利技术涉及一种双金属硒化物CoSe<subgt;2</subgt;/FeSe<subgt;2</subgt;及其制备方法与应用，所述双金属硒化物CoSe<subgt;2</subgt;/FeSe<subgt;2</subgt;为立方体形貌，尺寸大小在200纳米左右；双金属硒化物CoSe<subgt;2</subgt;/FeSe<subgt;2</subgt;为多孔结构，这有利于电催化反应中电解液的渗透以及活性位点的暴露，从而促进催化反应的发生。本发明专利技术制备的双金属硒化物CoSe<subgt;2</subgt;/FeSe<subgt;2</subgt;中各成分之间存在较强的电子相互作用，双金属位点之间的协同效应使得其在作为OER电催化剂时具有出色的表现；在电流密度为10mAcm<supgt;‑2</supgt;时，OER中的过电位仅为300mV，较单金属硒化物CoSe<subgt;2</subgt;、FeSe<subgt;2</subgt;的过电位值分别低78mV、301mV。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电催化剂领域，具体涉及一种双金属硒化物cose2/fese2及其制备方法与应用。

技术介绍

1、电催化析氧反应(oer)是许多能源设备中涉及的基本步骤，例如水分解和金属-空气电池，这些设备能够高效地转换和存储风能或太阳能等不稳定的能源。令人不满意的是，oer涉及复杂的四电子转移过程，动力学缓慢，这将极大地影响整体能源转换效率。商业用的电催化剂大多是贵金属催化剂，它们能在很大程度上缓解oer的动力学迟缓、过电势高等问题，但贵金属催化剂储量有限、价格昂贵，因此急需解决的问题是开发一种成本低廉、高效稳定的催化剂。co、fe元素作为非贵金属在地球上储量丰富，并且在oer中作为反应活性位点表现出优异的催化性能，非金属元素se具有独特的d电子构型，相应的硒化物表现出较强的金属性和导电性，因此硒化钴、硒化铁被认为是非常有效的替代贵金属催化剂的材料。根据d带中心理论，调整金属中心的电子密度以优化氧化中间体有利于促进催化反应的发生。然而如何通过结构设计有效的发挥两种金属活性位点的协同作用，进一步提高其在电催化析氧反应中的催化性能仍然是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本专利技术提出一种双金属硒化物cose2/fese2及其制备方法与应用，制备的双金属硒化物cose2/fese2作为电催化剂具有优异的析氧催化活性。

2、本专利技术的技术方案是这样实现的：一种双金属硒化物cose2/fese2的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)将钴源、还原剂分散于去离子水中，得

4、(2)将(1)中所述的双金属前驱体在惰性气氛中硒化，得到双金属硒化物cose2/fese2。

5、进一步地，步骤(1)中，铁源为铁氰化钾，钴源为六水合氯化钴，还原剂为一水合柠檬酸钾。

6、进一步地，步骤(1)中，溶液a包括1.2mmol钴源、2mmol还原剂和30ml去离子水；溶液b包括0.8mmol铁源和30ml去离子水。

7、进一步地，步骤(2)中，双金属前驱体硒粉的质量比为1:1-1:5。

8、进一对地，步骤(2)中，硒化反应的条件为：加热速率为2-5℃/min，加热至300-600℃，保温2-3小时。

9、进一对地，步骤(1)中，搅拌速率为300-800r/s，反应20-60分钟后停止搅拌，老化时间12-36小时。

10、采用所述方法制备的双金属硒化物cose2/fese2，具有立方体形貌，且为多孔结构，颗粒尺寸大小在180-300纳米。

11、一种双金属硒化物cose2/fese2作为电催化剂的应用。

12、本专利技术的有益效果：

13、本专利技术的双金属硒化物cose2/fese2为多孔结构，拥有较大的比表面积，这有利于电催化反应中电解液的渗透以及活性位点的暴露，从而促进催化反应的发生。双金属硒化物cose2/fese2中各成分之间存在较强的电子相互作用，双金属位点之间的协同效应使得其在作为oer电催化剂时具有出色的表现。

14、在作为oer电催化剂时，在电流密度为10ma cm-2处的过电位为300mv，tafel斜率为48.1mv dec-1，过电位低，反应动力学快，表现出优异的催化性能。较单金属硒化物cose2、fese2的过电位值分别低78mv、301mv，并且tafel斜率也远远小于单金属硒化物cose2、fese2。催化活性的增强除了由暴露活性位点数量的增多引起，也来自于双金属活性位点之间的协同效应。

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【技术保护点】

1.一种双金属硒化物CoSe2/FeSe2的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种双金属硒化物CoSe2/FeSe2的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，铁源为铁氰化钾，钴源为六水合氯化钴，还原剂为一水合柠檬酸钾。

3.根据权利要求1或2所述的一种双金属硒化物CoSe2/FeSe2的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，溶液A包括1.2mmol钴源、2mmol还原剂和30mL去离子水；溶液B包括0.8mmol铁源和30mL去离子水。

4.根据权利要求1所述的一种双金属硒化物CoSe2/FeSe2的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，硒化反应中，双金属前驱体硒粉的质量比为1:1-1:5。

5.根据权利要求1所述的一种双金属硒化物CoSe2/FeSe2的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，硒化反应的条件为：加热速率为2-5℃/min，加热至300-600℃，保温2-3小时。

6.根据权利要求1所述的一种双金属硒化物CoSe2/FeSe2的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，搅拌速率为300-800r

7.采用权利要求1-6之一所述方法制备的双金属硒化物CoSe2/FeSe2，具有立方体形貌，且为多孔结构，颗粒尺寸大小在180-300纳米。

8.权利要求7所述的双金属硒化物CoSe2/FeSe2作为电催化剂的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种双金属硒化物cose2/fese2的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种双金属硒化物cose2/fese2的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，铁源为铁氰化钾，钴源为六水合氯化钴，还原剂为一水合柠檬酸钾。

3.根据权利要求1或2所述的一种双金属硒化物cose2/fese2的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，溶液a包括1.2mmol钴源、2mmol还原剂和30ml去离子水；溶液b包括0.8mmol铁源和30ml去离子水。

4.根据权利要求1所述的一种双金属硒化物cose2/fese2的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，硒化反应中，双金属前驱体硒粉的质量比为1:1-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏田雨，郭海中，武晨晓，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：

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