基于硒化的镍钼双金属催化剂、制备方法及应用

本发明涉及催化材料，特别涉及一种基于硒化的镍钼双金属催化剂、制备方法及应用。

背景技术：

1、高能量密度的氢(h2)作为零碳能量载体被认为是一种很有前景的能源选择，受到越来越多的关注。然而，由于氢气在自然界极少以单质形式存在，需要通过工业过程制取。而目前氢气的主要来源分为工业副产氢、化石燃料制氢、电解水制氢等途径。目前，世界上超过95％的氢气制取来源于化石燃料裂解，但是再生产过程中必然排放co2等气体；而电解水制氢的生产过程是全程没有co2排放的，因此电催化水分解制氢作为目前所有制氢工艺中最绿色环保的工艺之一。

2、金属有机框架材料(mofs)是由金属离子(团簇)节点与有机配体通过配位键形成的一种新型多孔晶体材料，由于其具有高比表面积、孔结构可调控、组分丰富可修饰、活性位点分散且周期性排列等特点，被广泛应用于气体吸附与分离、药物传输、光(电)传感、催化、能源转化和存储等领域。然而，mofs材料导电性差和有效活性位点密度低限制了其在电解水制氢领域的应用。为满足日益增长的清洁能源需求，迫切需要合理设计结构先进、成分优越的双功能非贵金属催化剂。在水裂解生产清洁氢能源中，过渡金属硒化剂具有很好的应用前景。

3、背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于硒化的镍钼双金属催化剂制备方法及应用，具有高活性、高稳定性。

2、本发明是通过以下技术方案予以实现：

3、一种基于硒化的镍钼双金属催化剂制备方法包括：

4、利用钼对镍mof(metal-organic frameworks)进行掺杂，以获得至少含有镍和钼元素的前驱体；

5、利用水热法将所述前驱体进行硒化，以得到含有镍和钼的双金属催化剂。

6、所述的一种基于硒化的镍钼双金属催化剂制备方法中，利用钼对镍mof(metal-organic frameworks)进行掺杂，具体包括：

7、将一片泡沫镍，放置于适量的hcl水溶液中进行预处理，然后依次使用去离子水、无水乙醇反复超声洗涤，最后置于真空烘箱烘干以得到预处理后的泡沫镍；

8、利用水热法将所述预处理后的泡沫镍，和适量的：氢氧化钠、2，5-噻吩二羧酸、六水氯化镍和二水钼酸钠的混合物置，于反应釜中加热、洗涤、烘干后得到所述前驱体。

9、所述的一种基于硒化的镍钼双金属催化剂制备方法中，

10、所述hcl水溶液中，hcl和去离子水的体积比为1∶3至1：5。

11、所述的一种基于硒化的镍钼双金属催化剂制备方法中，

12、混合物中，六水氯化镍和二水钼酸钠的摩尔量之比为7：3。

13、所述的一种基于硒化的镍钼双金属催化剂制备方法中，

14、所述反应釜为不锈钢高压反应釜。

15、所述的一种基于硒化的镍钼双金属催化剂制备方法中，

16、反应釜中的加热温度为160至180℃，加热的时间为24h。

17、所述的一种基于硒化的镍钼双金属催化剂制备方法中，利用水热法将所述前驱体进行硒化，具体包括：

18、利用水热法将所述前驱体与亚硒酸钠以及肼一水合物反应，经过多次洗涤干燥得到所述双金属催化剂。

19、所述的一种基于硒化的镍钼双金属催化剂制备方法中，

20、亚硒酸钠的量为0.2至1.0mmol。

21、此外，本发明还揭示了一种镍钼双金属催化剂，其经由前述任一所述的基于硒化的镍钼双金属催化剂制备方法制成，所述镍钼双金属催化剂表面具有针状阵列或多层纳米片的三维立体结构。

22、此外，本发明还揭示了一种所述的镍钼双金属催化剂的应用，所述双金属催化剂用于电解水制氢。

23、和现有技术相比，本发明具有以下优点：

24、本发明的制备方法所制备得到的镍钼双金属催化剂具有优异的oer(oxygenevolution reaction)性能(即析氧反应性能)及其稳定性、以及优异的her(hydrogenevolution reaction)性能(即析氢反应性能)及其稳定性。

25、本发明所制备的催化剂之所以具有优异的电催化性能，发明人认为这主要归功于通过一种金属元素掺杂另一种金属mof(metal-organic frameworks)这一手段以及双金属元素的硒化物形成的异质结构二者的协同作用，这使得提供了丰富的活性位点，从而有利于电子的转移，提高了催化剂的催化活性。也就是说，本发明与单一的电子结构相比，以钼掺杂镍mof为例，其mose2@ni3se2异质结界面处的强电荷转移允许有效地优化ni电子结构。因此，本发明所制备的双金属催化剂能够促进her和oer有关的活动，从而提高催化剂的催化活性。

26、此外，本发明所揭示的制备方法，其不仅采用两步水热法制备双金属催化剂，还通过调节硒化剂的浓度，以调整催化剂的晶体结构和性能，从而制备不同的具体结构和性能的催化剂。

27、此外，本发明的制备方法由于可采用两步水热法进行制备，因此操作简单，反应条件温和，非常适合规模化生产，具有重要的价值。

技术特征：

1.一种基于硒化的镍钼双金属催化剂制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于硒化的镍钼双金属催化剂制备方法，其特征在于，优选的，利用钼对镍mof进行掺杂，具体包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于硒化的镍钼双金属催化剂制备方法，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的一种基于硒化的镍钼双金属催化剂制备方法，其特征在于，

5.根据权利要求2所述的一种基于硒化的镍钼双金属催化剂制备方法，其特征在于，

6.根据权利要求2所述的一种基于硒化的镍钼双金属催化剂制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的一种基于硒化的镍钼双金属催化剂制备方法，其特征在于，利用水热法将所述前驱体进行硒化，具体包括：

8.根据权利要求7所述的一种基于硒化的镍钼双金属催化剂制备方法，其特征在于，

9.一种镍钼双金属催化剂，其特征在于，其经由权利要求1至8任一所述的基于硒化的镍钼双金属催化剂制备方法制成，所述双金属催化剂表面具有针状阵列或多层纳米片的三维立体结构。

10.一种权利要求9所述的镍钼双金属催化剂的应用，其特征在于，所述双金属催化剂用于电解水制氢。

技术总结一种基于硒化的镍钼双金属催化剂、制备方法及应用，方法中，利用钼对镍MOF进行掺杂，以获得至少含有镍和钼元素的前驱体；利用水热法将所述前驱体进行硒化，以得到含有镍和钼的双金属催化剂。本发明的制备方法所制备得到的镍钼双金属催化剂具有优异的析氧反应性能及其稳定性、以及优异的析氢反应性能及其稳定性。技术研发人员：屈治国,徐登基,田地,张剑飞受保护的技术使用者：西安交通大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2