【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電催化和新能源材料，具體涉及一種含硒空位的co0.85se/ni0.85se異質結納米陣列電極及其制備方法和應用。
技術介紹
1、由于化石燃料不可避免的枯竭，人們對環境污染和全球能源危機的擔憂日益加劇，尋找可再生和清潔能源替代品迫在眉睫。氫能源以其能量密度高、清潔零污染等優點，已成為傳統化石資源的重要替代品。與傳統的甲烷蒸汽和煤炭氣化制氫工藝相比，電解水制氫是一種有效的綠色無碳制氫策略，由于其條件溫和、環境友好和產品純度高等優勢備受關注。但電解池陽極測的析氧反應(oer)動力學緩慢、過電勢高，導致電解水電壓較大。因此，需要電催化劑來加速oer的進行。目前工業上所常用的oer催化劑主要是ru/ir基貴金屬材料，但昂貴的成本和低儲藏限制了其大規模的應用。因此，設計和開發高活性和高穩定性的非貴金屬電催化劑具有重要意義。
2、近年來，各種研究表明，多種組分通過特定的界面接觸形成的納米異質結構可以調節催化劑表面的電子結構和性能。此外，缺陷/空位的引入可以加速催化劑的電荷轉移，或調節過渡金屬活性中心的電子結構，從而優化催化能力。例如wang等人利用等離子體刻蝕成功地構建了具有硒空位的nise2納米片陣列，硒空位的出現不僅激活了更多的析氫反應(her)活性位點，而且重建了局部電子結構，加速了催化劑的電荷轉移(acs?appliednano?materials,2023,6,3848-3855)；zheng等人利用連續離子注入策略合成了nise2/cose2納米異質結構，優化了含氧物質的結合能，加速了反應動力學，促進了
技術實現思路
1、針對上述存在的問題，本專利技術基于界面和空位工程，提供了一種含硒空位的co0.85se/ni0.85se異質結納米陣列電極。本專利技術中的電極材料采用水熱-等離子體刻蝕相結合的制備方法，步驟包括先采用水熱反應制得前驅體co(oh)f納米線/ni(oh)2·7h2o納米片復合納米陣列，然后再經水熱反應對該前驅體進行硒化處理，最終在惰性氣氛下經等離子刻蝕，得到含硒空位的co0.85se/ni0.85se異質結納米陣列電極。
2、本專利技術采用的技術方案具體如下：
3、(1)將金屬(鈷、鎳)鹽、氟化銨、尿素溶于去離子水中，得到混合水溶液；
4、(2)將基底材料浸泡在上述所制備的混合溶液內，并在特定溫度下水熱反應一定時間，待冷卻后洗滌，烘干，得到co(oh)f納米線/ni(oh)2·7h2o納米片前驅體；
5、(3)將原料se粉、硼氫化鈉溶于去離子水中，得到澄清的nahse水溶液。將步驟(2)所述前驅體材料浸泡在nahse水溶液中，再次進行水熱處理，待冷卻后，洗滌，烘干，得到co0.85se/ni0.85se異質結納米陣列電極；
6、(4)將上述所述電極置于等離子體增強的管式爐中，于惰性氣氛及特定溫度下，刻蝕并保持一定時間，即可得到含硒空位的co0.85se/ni0.85se異質結納米陣列電極。
7、其中，步驟(1)中，金屬鹽包括但不限于硝酸鹽、氯化鹽和硫酸鹽；金屬鹽、氟化銨、尿素的摩爾比為(1～6):(6～10):(1～6)。
8、其中，步驟(2)中，基底材料包括但不限于泡沫鎳、泡沫銅、鎳網、銅網、鐵網、碳布、碳紙等。
9、其中，步驟(2)中，水熱反應溫度為100～200℃，反應時間為5～24h。
10、其中，步驟(3)中，nahse水溶液的濃度為0.5～3mol?l-1；水熱反應溫度為100～200℃，反應時間為5～24h。
11、其中，步驟(4)中，惰性氣氛包括氬氣、氦氣，刻蝕溫度為25～600℃，刻蝕功率為150～250w，刻蝕時間為5～60min。
12、本專利技術另一方面提供上述的制備方法制得的含硒空位的co0.85se/ni0.85se異質結納米陣列電極，用于析氧反應電催化劑。
13、本專利技術相對于現有技術具有的有益效果如下：
14、(1)本專利技術所述的自支撐電極具有分級結構和大的比表面積，可以增加電解質溶液和電催化劑之間的接觸面積，從而促進電化學反應過程中電荷的傳遞和離子/電子的快速轉移。
15、(2)材料中異質界面的形成有助于調節催化劑表面的電子結構和性能，同時，硒空位的引入不僅可以重建局部電子結構，還可以增加催化劑的活性位點，提高催化劑的電催化活性。
16、(3)本專利技術所述的含硒空位的co0.85se/ni0.85se異質結納米陣列電極在堿性條件下的oer活性/穩定性優于商業的貴金屬催化劑。
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1.一種含硒空位的Co0.85Se/Ni0.85Se異質結納米陣列電極，其特征在于：所述Co0.85Se/Ni0.85Se自支撐電極為納米線和納米片相互交錯而形成具有分級結構的納米陣列。
2.一種含硒空位的Co0.85Se/Ni0.85Se異質結納米陣列電極，其特征在于：所述Co0.85Se/Ni0.85Se自支撐電極富含硒空位。
3.制備權利要求1和2所述的一種含硒空位的Co0.85Se/Ni0.85Se異質結納米陣列電極的方法，其特征在于包括如下步驟：
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟S1中，金屬鹽包括但不限于硝酸鹽、氯化鹽和硫酸鹽；金屬鹽、氟化銨、尿素的摩爾比為(1～6):(6～10):(1～6)。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟S2中，基底材料包括但不限于泡沫鎳、泡沫銅、鎳網、銅網、鐵網、碳布、碳紙等。
6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟S2中，水熱反應溫度為100～200℃，反應時間為5～24h。
7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：步
8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟S4中，惰性氣氛包括氬氣、氦氣，刻蝕溫度為25～600℃，刻蝕功率為150～250W，刻蝕時間為5～60min。
9.權利要求3-8任一項所述的制備方法制得的含硒空位的Co0.85Se/Ni0.85Se異質結納米陣列電極。
10.權利要求9所述的含硒空位的Co0.85Se/Ni0.85Se異質結納米陣列電極在水電解或/和金屬-空氣電池中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種含硒空位的co0.85se/ni0.85se異質結納米陣列電極，其特征在于：所述co0.85se/ni0.85se自支撐電極為納米線和納米片相互交錯而形成具有分級結構的納米陣列。
2.一種含硒空位的co0.85se/ni0.85se異質結納米陣列電極，其特征在于：所述co0.85se/ni0.85se自支撐電極富含硒空位。
3.制備權利要求1和2所述的一種含硒空位的co0.85se/ni0.85se異質結納米陣列電極的方法，其特征在于包括如下步驟：
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟s1中，金屬鹽包括但不限于硝酸鹽、氯化鹽和硫酸鹽；金屬鹽、氟化銨、尿素的摩爾比為(1～6):(6～10):(1～6)。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟s2中，基底材料包括但不限于泡沫鎳、泡沫銅...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉颯，郭春雪，黃雙飛，韓雪梅，紀劍鋒，曹志超，趙新生，朱平，
申請(專利權)人：江蘇師范大學，
類型：發明
國別省市：
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