一种硼掺杂硒化物异质结纳米材料的制备方法
阅读说明：本技术 一种硼掺杂硒化物异质结纳米材料的制备方法 (Preparation method of boron-doped selenide heterojunction nano material ) 是由 郑金龙 吴凯利 吕超杰 于 2021-06-08 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种硼掺杂硒化物异质结纳米材料的制备方法,属于电催化材料的制备方法技术领域。本发明中所合成的纳米材料由Ni-(0.85)Se和NiSe-2两种成分组成,并且表现出异质结结构,在该纳米材料中还引入了硼元素,这都有利于调控该材料的电子结构,加速电子的转移能力。该电解水催化剂不仅具有良好的电解水性能,而且还可应用于工农业污染物中尿素的降解,是一种环境友好型电解水催化剂,该纳米材料制备过程简单、稳定性好、易于实现工业化量产,是一种很有潜力的电解水催化剂,有望促进电解水制氢和污染物尿素降解产业化发展。(The invention provides a preparation method of a boron-doped selenide heterojunction nano material, belonging to the technical field of preparation methods of electrocatalytic materials. The nano material synthesized by the invention is made of Ni 0.85 Se and NiSe 2 The nanometer material is composed of two components, shows a heterojunction structure, and is also introduced with boron, which is beneficial to regulating and controlling the electronic structure of the material and accelerating the transfer capability of electrons. The electrolyzed water catalyst not only has good electrolyzed water performance, but also can be applied to the degradation of urea in industrial and agricultural pollutants, and is environment-friendly electrolyzed waterThe catalyst is simple in preparation process, good in stability and easy to realize industrial mass production, is a potential water electrolysis catalyst, and is expected to promote the industrial development of hydrogen production by water electrolysis and urea degradation of pollutants.)
技术领域
本发明涉及一种硼掺杂硒化物异质结纳米材料的制备方法及其应用，属于环境友好型电解水材料制备领域。
背景技术
随着经济的发展，能源问题和环境污染问题变得越来越严重。氢气，作为一种清洁、高效、可再生能源，被认为是替代不可再生化石燃料的理想选择。电解水制氢工业可以生产高纯度氢，是发展可持续能源的重要途径。电解水包含产氢(HER)和产氧(OER)两个半反应，但由于动力学阻碍，驱动电解水制氢往往耗能大、效率低，因此需要开发电解水催化剂来降低能耗，提高能量转化率。Pt被认为是较好的HER催化剂，但Pt价格昂贵，且在碱性溶液中的活性和稳定性均较差，严重限制了其广泛应用；RuO2被认为是较好的OER催化剂，然而其性能衰减严重，且OER是四电子过程，动力学缓慢，过电位较高，使得电解水的实际电压远高于其理论值(1.23V)，由此造成的高能耗限制了其广泛应用。
NiSe2已经成为常见高效的电解水催化剂，为进一步提高其催化性能，在NiSe2外表面原位生长了Ni0.85Se纳米材料，形成了Ni0.85Se/NiSe2异质结纳米材料，异质结结构的设计有利于调控纳米材料的电子结构，加速电子转移的能力；同时，还对Ni0.85Se/NiSe2异质结纳米材料进行了硼掺杂，这都有利于纳米材料电解水性能的提高。
该材料不仅在电解水中表现出优异的催化性能，同时也可用于工农业污染物中尿素的降解，从而达到环境友好的目的。研究发现，在电解水反应中，往电解液中加入污染物尿素，有助于降低反应的过电位，同时也可达到降解污染物的目的，一举两得。
发明内容
本发明提供了一种硼掺杂硒化物异质结纳米材料的制备方法，在作为高效电解水催化剂的同时，也可用于污染物尿素的催化降解。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
(1)NiSe2纳米材料的制备：称取硒粉、四水合乙酸镍分散于一定体积去离子水中，超声搅拌处理后，逐滴加入一定量的水合肼溶液，搅拌一段时间后，将混合液转移至反应釜中，在烘箱中恒温反应一段时间后，自然冷却降温，将所得产物用去离子水和无水乙醇多次离心洗涤，之后再转移至烘箱中，在一定温度下干燥，得到NiSe2纳米材料，备用。
(2)硼掺杂Ni0.85Se/NiSe2异质结纳米材料的制备：称取一定量制备得到的NiSe2纳米材料分散于一定体积的无水乙醇中，超声搅拌处理后，再加入一定量的硼氢化钠，继续搅拌一段时间后，将混合液转移至反应釜中，在烘箱中恒温反应一段时间后，自然冷却降温，将所得产物用去离子水和无水乙醇多次离心洗涤，之后再转移至烘箱中，在一定温度下干燥，最终得到硼掺杂Ni0.85Se/NiSe2异质结纳米材料。
优选的，所述步骤(1)中，硒粉的用量为0.474～0.632g，四水合乙酸镍的用量为0.374～0.498g，水合肼的质量分数为50％～80％，水合肼的用量为20～35mL。。
优选的，所述步骤(1)中，在烘箱中恒温反应温度为140～160℃，在烘箱中恒温反应时间为15～20h。
优选的，所述步骤(1)中，在逐滴加入一定量的水合肼溶液后搅拌时间为：0.5～1.0h，在烘箱中干燥的温度为：60～80℃，在烘箱中干燥的时间为：12～24h。
优选的，所述步骤(2)中，NiSe2纳米材料的用量为0.05～0.2g，无水乙醇的用量为15～30mL，硼氢化钠的用量为：0.2～0.5g。
优选的，所述步骤(2)中，在烘箱中恒温反应温度为160～180℃，在烘箱中恒温反应时间为1～4h。
优选的，所述步骤(2)中，加入硼氢化钠后的搅拌时间为0.2～0.5h，在烘箱中干燥的温度为：50～60℃，在烘箱中干燥的时间为：8～12h。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明提出了一种硼掺杂硒化物异质结纳米材料的制备方法，该纳米材料中Ni0.85Se/NiSe2异质结结构的设计有利于调控纳米材料的电子结构，加速电子转移能力；硼元素的掺杂，同样有助于优化纳米材料电子结构，加速电子转移能力，提高纳米材料的催化性能。
2、本发明提出了一种硼掺杂硒化物异质结纳米材料的制备方法，该电解水催化剂具有良好的催化性能，制备过程简单、稳定性高且原料价格低廉、易于实现工业化量产，可有助于实现电解水制氢产业化发展。
3、本发明提出了一种硼掺杂硒化物异质结纳米材料的制备方法，在电解水反应中，往电解液中加入污染物尿素，有助于降低反应的过电位，同时也可达到降解污染物的目的，一举两得。
附图说明
图1：本发明提出的一种硼掺杂硒化物异质结纳米材料的制备方法的流程图；
图2：本发明实施例1所得到的NiSe2纳米材料及实施例1，2，3，4所得到的硼掺杂Ni0.85Se/NiSe2异质结纳米材料的X射线粉末衍射图；
图3：本发明实施例1，2，3，4所得到的硼掺杂Ni0.85Se/NiSe2异质结纳米材料的扫描电镜图；
图4：本发明实施例1所得到的NiSe2纳米材料及实施例1，2，3，4所得到的硼掺杂Ni0.85Se/NiSe2异质结纳米材料的析氢反应性能图；
图5：本发明实施例1所得到的NiSe2纳米材料及实施例1，2，3，4所得到的硼掺杂Ni0.85Se/NiSe2异质结纳米材料的析氧反应性能图；
图6：本发明实施例2中所得到的硼掺杂Ni0.85Se/NiSe2异质结纳米材料的电解水性能及降解污染物尿素性能图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不局限于以下实施例。
实施例1：
(1)NiSe2纳米材料的制备：称取0.632g硒粉、0.498g四水合乙酸镍分散于15mL去离子水中，超声搅拌处理后，逐滴加入30mL质量分数为80％的水合肼溶液，搅拌1小时后，将混合液转移至反应釜中，在烘箱中140℃反应20小时，自然冷却降温，将所得产物用去离子水和无水乙醇多次离心洗涤，之后再转移至烘箱中，在70℃下干燥24小时，得到NiSe2纳米材料，备用。
(2)硼掺杂Ni0.85Se/NiSe2异质结纳米材料的制备：称取0.1g制备得到的NiSe2纳米材料分散于20mL的无水乙醇中，超声搅拌处理后，再加入0.3g的硼氢化钠，继续搅拌0.5小时后，将混合液转移至反应釜中，在烘箱中160℃反应1小时，自然冷却降温，将所得产物用去离子水和无水乙醇多次离心洗涤，之后再转移至烘箱中，在50℃下干燥12小时，最终得到硼掺杂Ni0.85Se/NiSe2异质结纳米材料。
实施例2：
(1)NiSe2纳米材料的制备：称取0.632g硒粉、0.498g四水合乙酸镍分散于15mL去离子水中，超声搅拌处理后，逐滴加入30mL质量分数为80％的水合肼溶液，搅拌1小时后，将混合液转移至反应釜中，在烘箱中140℃反应20小时，自然冷却降温，将所得产物用去离子水和无水乙醇多次离心洗涤，之后再转移至烘箱中，在70℃下干燥24小时，得到NiSe2纳米材料，备用。
(2)硼掺杂Ni0.85Se/NiSe2异质结纳米材料的制备：称取0.1g制备得到的NiSe2纳米材料分散于20mL的无水乙醇中，超声搅拌处理后，再加入0.3g的硼氢化钠，继续搅拌0.5小时后，将混合液转移至反应釜中，在烘箱中160℃反应2小时，自然冷却降温，将所得产物用去离子水和无水乙醇多次离心洗涤，之后再转移至烘箱中，在50℃下干燥12小时，最终得到硼掺杂Ni0.85Se/NiSe2异质结纳米材料。
实施例3：
(1)NiSe2纳米材料的制备：称取0.632g硒粉、0.498g四水合乙酸镍分散于15mL去离子水中，超声搅拌处理后，逐滴加入30mL质量分数为80％的水合肼溶液，搅拌1小时后，将混合液转移至反应釜中，在烘箱中140℃反应20小时，自然冷却降温，将所得产物用去离子水和无水乙醇多次离心洗涤，之后再转移至烘箱中，在70℃下干燥24小时，得到NiSe2纳米材料，备用。
(2)硼掺杂Ni0.85Se/NiSe2异质结纳米材料的制备：称取0.1g制备得到的NiSe2纳米材料分散于20mL的无水乙醇中，超声搅拌处理后，再加入0.3g的硼氢化钠，继续搅拌0.5小时后，将混合液转移至反应釜中，在烘箱中160℃反应3小时，自然冷却降温，将所得产物用去离子水和无水乙醇多次离心洗涤，之后再转移至烘箱中，在50℃下干燥12小时，最终得到硼掺杂Ni0.85Se/NiSe2异质结纳米材料。
实施例4：
(1)NiSe2纳米材料的制备：称取0.632g硒粉、0.498g四水合乙酸镍分散于15mL去离子水中，超声搅拌处理后，逐滴加入30mL质量分数为80％的水合肼溶液，搅拌1小时后，将混合液转移至反应釜中，在烘箱中140℃反应20小时，自然冷却降温，将所得产物用去离子水和无水乙醇多次离心洗涤，之后再转移至烘箱中，在70℃下干燥24小时，得到NiSe2纳米材料，备用。
(2)硼掺杂Ni0.85Se/NiSe2异质结纳米材料的制备：称取0.1g制备得到的NiSe2纳米材料分散于20mL的无水乙醇中，超声搅拌处理后，再加入0.3g的硼氢化钠，继续搅拌0.5小时后，将混合液转移至反应釜中，在烘箱中160℃反应4小时，自然冷却降温，将所得产物用去离子水和无水乙醇多次离心洗涤，之后再转移至烘箱中，在50℃下干燥12小时，最终得到硼掺杂Ni0.85Se/NiSe2异质结纳米材料。
上述虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
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