一种晶态正交相二硒化钴非晶磷化钴异质结的制备方法
阅读说明：本技术 一种晶态正交相二硒化钴非晶磷化钴异质结的制备方法 (Preparation method of crystalline orthorhombic phase cobalt diselenide amorphous cobalt phosphide heterojunction ) 是由 申士杰 张欢欢 钟文武 林志萍 王宗鹏 于 2021-11-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种晶态正交相二硒化钴非晶磷化钴异质结的制备方法,所述方法包括制备溶剂热反应制备前驱体,可控磷化处理等步骤。制备的晶态正交相二硒化钴非晶磷化钴异质结具备优异的电催化析氢性能。(The invention discloses a preparation method of a crystalline orthorhombic phase cobalt diselenide amorphous cobalt phosphide heterojunction. The prepared crystalline state orthorhombic cobalt diselenide amorphous cobalt phosphide heterojunction has excellent electro-catalytic hydrogen evolution performance.)
技术领域
本发明涉及一种晶态正交相二硒化钴非晶磷化钴异质结的制备方法。
技术背景
近年来，由于非晶态电催化剂在许多场合下具有比晶态电催化剂更优越的电催化析氢性能，因此吸引了巨大的研究关注。目前，各种基于过渡金属的非晶态电催化剂，如含有Co、Ni、Fe、Mo等的非晶态电催化剂，已被发现具有良好的活性。构建异质结是提高电催化析氢活性的另一种策略，因为它们往往比单一的对应物有更好的物理化学特性。很多过渡金属化合物异质结，例如过渡金属磷化物异质结、过渡金属氧化物异质结和贵金属异质结已经被广泛地研究。然而，上述异质结大多是晶态-晶态异质结。关于晶态-非晶态异质结的研究很少，尽管后者可以结合非晶态结构的特点，具有优异的性能。因此开发简单的工艺以制备得到新颖的性能优异的晶态-非晶态异质结是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单、性能优异的晶态正交相二硒化钴非晶磷化钴异质结电催化剂及其制备方法。
所述一种晶态正交相二硒化钴非晶磷化钴异质结的制备方法，其特征在于包括如下步骤：①将1mmol六水硝酸钴和1mmol亚硒酸钠溶解在38mL乙二醇中，搅拌二十分钟后，将上述溶液置于50mL容积的高压釜中，在180°C下保持1天，冷却至室温后，将其中的沉淀物洗涤并干燥，得到Co0.85Se前驱体；②分别将40mg的Co0.85Se前驱体和800mg次亚磷酸钠分散在石英舟中，前者置于管式炉内气流的下游，后者置于上游，气流为高纯氩气；③将管式炉以2°C/min的速度加热至350°C并保持2小时，冷却至室温后，得到晶态正交相二硒化钴非晶磷化钴异质结样品。
与现有技术相比，本发明所述的样品具有以下的优点：制备的电催化剂性能优异、制备过程简单。
附图说明
图1是实施例样品和对比例样品的XRD图谱。
图2是实施例样品的球差电镜图片。
图3是实施例样品和对比例样品的同步辐射吸收数据的傅里叶变换图谱。
图4是实施例样品和对比例样品的线性伏安曲线。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
所述一种晶态正交相二硒化钴非晶磷化钴异质结的制备方法，其特征在于包括如下步骤：①将1mmol六水硝酸钴和1mmol亚硒酸钠溶解在38mL乙二醇中，搅拌二十分钟后，将上述溶液置于50mL容积的高压釜中，在180°C下保持1天，冷却至室温后，将其中的沉淀物洗涤并干燥，得到Co0.85Se前驱体；②分别将40mg的Co0.85Se前驱体和800mg次亚磷酸钠分散在石英舟中，前者置于管式炉内气流的下游，后者置于上游，气流为高纯氩气；③将管式炉以2°C/min的速度加热至350°C并保持2小时，冷却至室温后，得到晶态正交相二硒化钴非晶磷化钴异质结样品。
为了表述方便，下文中和附图中的上述晶态正交相二硒化钴非晶磷化钴异质结简写为CoSe2/a-CoP。
为了说明实施例样品的技术效果，按以下步骤制备了对比例一样品：①将1mmol六水硝酸钴和1mmol亚硒酸钠溶解在38mL乙二醇中，搅拌二十分钟后，将上述溶液置于50mL容积的高压釜中，在180°C下保持1天，冷却至室温后，将其中的沉淀物洗涤并干燥，得到Co0.85Se前驱体；②分别将40mg的Co0.85Se前驱体和800mg次亚磷酸钠分散在石英舟中，前者置于管式炉内气流的下游，后者置于上游，气流为高纯氩气；③将管式炉以2°C/min的速度加热至550°C并保持2小时，冷却至室温后，得到晶态正交相二硒化钴晶态磷化钴异质结样品。
为了表述方便，下文中和附图中的上述晶态正交相二硒化钴晶态磷化钴异质结简写为CoSe2/c-CoP。
为了说明实施例样品的技术效果，按以下步骤制备了对比例二样品：90mg的Co(OH)2和160mg的Se粉分散在24mL的N,N-二甲基甲酰胺中；搅拌二十分钟后，将上述溶液放入50毫升容积的反应釜中，在200℃下保持1天；冷却到室温后，将沉淀物洗涤并干燥，得到正交相CoSe2样品。为了表述方便，下文中和附图中的上述正交相CoSe2样品直接写为CoSe2。
为了说明本实施例的技术效果，对实施例样品和对比例样品进行了表征。图1是XRD图谱。对于实施例样品可以看出样品的衍射峰与正交相CoSe2（PDF#53-0449）的标准数据匹配，没有CoP的衍射峰，暗示其中的CoP为非晶形态。而对比例一样品的衍射峰与正交相CoSe2（PDF#53-0449）和CoP（PDF#29-0497）的标准数据匹配，说明其中的CoSe2和CoP均为结晶形态。对比例二的衍射峰与正交相CoSe2（PDF#53-0449）的标准数据匹配，说明其为正交相CoSe2。
图2是实施例样品的球差电镜图片。其中上半部分（图2a）为高分辨暗场像图，从中可以看出非晶CoP部分显示出白色的絮状物，没有晶格条纹，说明其为非晶态，而CoSe2部分呈现明显的晶格条纹，其晶格条纹间距和正交相CoSe2（PDF#53-0449）的（111）晶面匹配。晶态CoSe2和非晶CoP呈现明显的边界。下半部分（图2b）为元素扫描图，从中可以看出Co元素和P元素均匀分布于整个材料，Se元素分布于图中明亮的部分。这说明材料中确实存在Co、P、Se这三种元素。
图3是实施例样品和对比例二样品的同步辐射吸收数据的傅里叶变换图谱。从中可以看出对于CoSe2可以观察到Co-Se键，而对于实施例的CoSe2/a-CoP，除了存在Co-Se键外，还存在Co-P键，而且其键长和CoP（PDF#29-0497）中的Co-P键长一致。上述结果进一步证实了实施例中的非晶形态的物质为CoP。
以0.5M的硫酸溶液作为电解液测试了实施例样品和对比例样品的电催化析氢过电位。图4是实施例样品和对比例样品的线性伏安曲线，从中可知实施例样品的电催化析氢过电位（10mA/cm2时）为65mV，而对比例一样品的电催化析氢过电位（10mA/cm2时）为127mV，对比例二样品的电催化析氢过电位（10mA/cm2时）为173mV。结果表明CoSe2/a-CoP具备更优异的电催化析氢性能。
需要声明的是，以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
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