[0038] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0039] 下述实施例中所用的试验材料和试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径获得。实施例中未注明具体技术或条件者,均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
[0040] 实施例1
[0041] 一种一维Ni掺杂铜硒/钼硒复合物纳米阵列@泡沫铜材料的制备方法,包括以下步骤:
[0042] A、称取0.5mmoL的二水合钼酸钠,0.5mmoL六水合氯化镍,加入30mL的去离子水中,搅拌至完全溶解后,将溶液移入容积为50mL的聚四氟乙烯反应釜内衬中,再将一片4cm×1 cm已经超声清洗干净的泡沫铜放于其中;将聚四氟乙烯反应釜内衬放于不锈钢反应釜中,反应釜密闭后放入鼓风干燥箱中,于160℃下反应4h。反应结束,待反应釜自然冷却至室温,取出泡沫铜,依次用去离子水,无水乙醇清洗数次,清洗干净后放于真空干燥箱中60℃下干燥4h,得到前驱物:一维结构NiMoO4纳米阵列@泡沫铜。
[0043] B、称取0.15mmoL的硒粉加入2mL的水合肼溶液,搅拌至硒粉完全溶解;将该溶液加入30mL的N,N‑二甲基甲酰胺中,搅拌至两者相互混合均匀,将上述溶液移入容积为50mL 的聚四氟乙烯反应釜内衬中,再将步骤A合成的一片一维结构NiMoO4纳米阵列@泡沫铜前驱物放于溶液中。将聚四氟乙烯反应釜内衬放于不锈钢反应釜中,反应釜密闭后放入鼓风干燥箱中,于220℃下反应12h。反应结束,待反应釜自然冷却至室温,取出泡沫铜。依次用去离子水,无水乙醇清洗数次,清洗干净后放于真空干燥箱中60℃下干燥4h,得到产物:一维Ni掺杂铜硒/钼硒复合物纳米阵列@泡沫铜材料。
[0044] 图1为实施例1所得产物的扫描电镜图,表明产物为在泡沫铜表面形成的一维纳米阵列材料,一维纳米材料的粗细约为300nm左右,长度约为10微米左右。
[0045] 图2为实施例1所得产物通过超声从泡沫铜表面剥离下样品的X射线能谱图,表明产物由中主要由Cu、Se、Mo、Ni四种元素构成,而且相比于其他三种元素,Ni元素的含量很小含量仅为7.7%。
[0046] 图3为实施例1所得产物的X射线衍射图样,通过与标准卡片进行对比,图中的衍射峰除来源于泡沫铜基底的单质Cu的衍射峰(JCPDS NO.85‑1326),其余衍射峰对应于立方相Cu2Se 的衍射峰(JCPDS NO.88‑2043),表明产物中Cu元素是以Cu2Se形式存在。
[0047] 图4为实施例1所得产物通过超声从泡沫铜表面剥离下样品的Mo元素高分辨X射线光电子能谱图,图中显示结合能在228eV和231eV处的峰对应于Mo 3d5/2和Mo 3d3/2,表明产物中Mo元素是以MoSe2的Mo(IV)形式存在。
[0048] 图5为实施例1所得产物通过超声从泡沫铜表面剥离下样品的Ni元素高分辨X射线光电子能谱图,图中显示结合能在855eV和872eV处的峰归属于Ni 2p1/2和Ni 2p3/2轨道,表2+
明产物中少量的Ni元素是以Ni 掺杂的形式存。
[0049] 所以泡沫铜表面负载的一维纳米阵列材料是存在Ni2+掺杂的由Cu2Se和MoSe2构成的复合物最终材料为一维Ni掺杂铜硒/钼硒复合物纳米阵列@泡沫铜材料。
[0050] 实施例2
[0051] 一种一维Ni掺杂铜硒/钼硒复合物纳米阵列@泡沫铜材料的制备方法,包括以下步骤:
[0052] A、称取0.6mmoL的二水合钼酸钠,0.3mmoL六水合氯化镍,加入30mL的去离子水中,搅拌至完全溶解后,将溶液移入容积为50mL的聚四氟乙烯反应釜内衬中,再将一片4cm×2cm 已经清洗干净的泡沫铜放于其中;将聚四氟乙烯反应釜内衬放于不锈钢反应釜中,反应釜密闭后放入鼓风干燥箱中,于180℃下反应3h。反应结束,待反应釜自然冷却至室温,取出泡沫铜。依次用去离子水,无水乙醇清洗数次,清洗干净后放于真空干燥箱中60℃下干燥
4h,得到前驱物:一维结构NiMoO4纳米阵列@泡沫铜。
[0053] B、称取0.1mmoL的硒粉加入2mL的水合肼溶液,搅拌至硒粉完全溶解;将该溶液加入 20mL的N,N‑二甲基甲酰胺中,搅拌至两者相互混合均匀。将所得溶液移入容积为50mL的聚四氟乙烯反应釜内衬中,再将步骤A合成的一片一维结构NiMoO4纳米阵列@泡沫铜前驱物放于溶液中。将聚四氟乙烯反应釜内衬放于不锈钢反应釜中,反应釜密闭后放入鼓风干燥箱中,于230℃下反应10h。反应结束,待反应釜自然冷却至室温,取出泡沫铜。依次用去离子水,无水乙醇清洗数次,清洗、干燥。清洗干净后放于真空干燥箱中60℃下干燥4h,得到产物:一维Ni掺杂铜硒/钼硒复合物纳米阵列@泡沫铜材料。
[0054] 图6为实施例2所得最终产物的扫描电镜图,显示在泡沫铜表面形成的纳米阵列材料为一维纳米结构,一维纳米结构材料直径为500nm左右。
[0055] 实施例3
[0056] 一种一维Ni掺杂铜硒/钼硒复合物纳米阵列@泡沫铜材料的制备方法,包括以下步骤:
[0057] A、称取0.3mmoL的二水合钼酸钠,0.6mmoL六水合氯化镍,加入30mL的去离子水中,搅拌至完全溶解后,将溶液移入容积为50mL的聚四氟乙烯反应釜内衬中,再将一片4cm×2cm 已经清洗干净的泡沫铜放于其中,将聚四氟乙烯反应釜内衬放于不锈钢反应釜中,反应釜密闭后放入鼓风干燥箱中,于150℃下反应5h。反应结束,待反应釜自然冷却至室温,取出泡沫铜。依次用去离子水,无水乙醇清洗数次,清洗干净后放于真空干燥箱中60℃下干燥
4h,得到前驱物:一维结构NiMoO4纳米阵列@泡沫铜。
[0058] B、称取0.4mmoL的硒粉加入2mL的水合肼溶液,搅拌至硒粉完全溶解;将该溶液加入 40mL的N,N‑二甲基甲酰胺中,搅拌至两者相互混合均匀,将上述溶液移入容积为50mL的聚四氟乙烯反应釜内衬中,再将步骤A合成的一片一维结构NiMoO4纳米阵列@泡沫铜前驱物放于溶液中,将聚四氟乙烯反应釜内衬放于不锈钢反应釜中,反应釜密闭后放入鼓风干燥箱中,于200℃下反应13h。反应结束,待反应釜自然冷却至室温,取出泡沫铜。依次用去离子水,无水乙醇清洗数次,清洗干净后放于真空干燥箱中60℃下干燥4h,得到产物:一维 Ni掺杂铜硒/钼硒复合物纳米阵列@泡沫铜材料。
[0059] 图7为实施例3所得最终产物的扫描电镜图,显示在泡沫铜表面形成的纳米阵列材料为一维纳米结构,一维纳米结构材料直径为300nm左右。
[0060] 实施例4
[0061] 一种一维Ni掺杂铜硒/钼硒复合物纳米阵列@泡沫铜材料的制备方法,包括以下步骤:
[0062] A、称取0.5mmoL的二水合钼酸钠,0.35mmoL硫酸镍,加入30mL的去离子水中,搅拌至完全溶解后,将溶液移入容积为50mL的聚四氟乙烯反应釜内衬中,再将一片4cm×2 cm已经清洗干净的泡沫铜放于其中。将聚四氟乙烯反应釜内衬放于不锈钢反应釜中,反应釜密闭后放入鼓风干燥箱中,于150℃下反应5h。反应结束,待反应釜自然冷却至室温,取出泡沫铜。依次用去离子水,无水乙醇清洗数次,清洗干净后放于真空干燥箱中60℃下干燥4h,得到前驱物:一维结构NiMoO4纳米阵列@泡沫铜。
[0063] B、称取0.16mmoL的二氧化硒加入2mL的水合肼溶液,搅拌至硒粉完全溶解;将该溶液加入30mL的N,N‑二甲基甲酰胺中,搅拌至两者相互混合均匀。将上述溶液移入容积为50mL 的聚四氟乙烯反应釜内衬中,再将步骤B合成的一片一维结构NiMoO4纳米阵列@泡沫铜前驱物放于溶液中。将聚四氟乙烯反应釜内衬放于不锈钢反应釜中,反应釜密闭后放入鼓风干燥箱中,于190℃下反应14h。反应结束,待反应釜自然冷却至室温,取出泡沫铜。依次用去离子水,无水乙醇清洗数次,清洗干净后放于真空干燥箱中60℃下干燥4h,得到产物:
一维 Ni掺杂铜硒/钼硒复合物纳米阵列@泡沫铜材料。
[0064] 图8为实施例4所得最终产物的扫描电镜图,显示在泡沫铜表面形成的纳米阵列材料为一维纳米结构,一维纳米结构材料直径为600nm左右。
[0065] 实施例5
[0066] 一种一维Ni掺杂铜硒/钼硒复合物纳米阵列@泡沫铜材料的制备方法,包括以下步骤:
[0067] A、称取0.4mmoL的钼酸铵,0.4mmoL硝酸镍,加入30mL的去离子水中,搅拌至完全溶解后,将溶液移入容积为50mL的聚四氟乙烯反应釜内衬中,再将一片4cm×2cm已经清洗干净的泡沫铜放于其中。将聚四氟乙烯反应釜内衬放于不锈钢反应釜中,反应釜密闭后放入鼓风干燥箱中,于160℃下反应4h。反应结束,待反应釜自然冷却至室温,取出泡沫铜。依次用去离子水,无水乙醇清洗数次,清洗、干燥。清洗干净后放于真空干燥箱中60℃下干燥4h,得到前驱物:一维结构NiMoO4纳米阵列@泡沫铜。
[0068] B、称取0.16mmoL的亚硒酸钠加入2mL的水合肼溶液,搅拌至硒粉完全溶解;将该溶液加入30mL的N,N‑二甲基甲酰胺中,搅拌至两者相互混合均匀。将上述溶液移入容积为50mL 的聚四氟乙烯反应釜内衬中,再将步骤A合成的一片一维结构NiMoO4纳米阵列@泡沫铜。前驱物放于溶液中。将聚四氟乙烯反应釜内衬放于不锈钢反应釜中,反应釜密闭后放入鼓风干燥箱中,于220℃下反应12h。反应结束,待反应釜自然冷却至室温,取出泡沫铜。依次用去离子水,无水乙醇清洗数次,清洗、干燥。清洗干净后放于真空干燥箱中60℃下干燥4h,得到产物:一维Ni掺杂铜硒/钼硒复合物纳米阵列@泡沫铜材料。
[0069] 图9为实施例5所得最终产物的扫描电镜图,显示在泡沫铜表面形成的纳米阵列材料为一维纳米结构,一维纳米结构材料直径为300nm左右。
[0070] 实施例6
[0071] 一维Ni掺杂铜硒/钼硒复合物纳米阵列@泡沫铜材料直接作为电极在催化电解水制氢领域的应用,具体应用方法为:
[0072] 将实施例1所得一维Ni掺杂铜硒/钼硒复合物纳米阵列@泡沫铜材料直接应用为电极测试在酸性和碱性环境中催化电解水析氢反应性能。催化电解水析氢反应性能测试是在室温下采用标准的三电极体系进行。将一维Ni掺杂铜硒/钼硒复合物纳米阵列@泡沫铜材料直接作为工作电极,石墨棒作为对电极,银/氯化银(Ag/AgCl)电极作为参比电极,进行线性扫描伏安 (LSV)测试,分别使用0.5M H2SO4溶液、1M KOH溶液作为测试的酸性、碱性环境下的电解质溶液。
[0073] 图10是实施例1所得一维Ni掺杂铜硒/钼硒复合物纳米阵列@泡沫铜材料与Cu2Se@泡沫铜、MoSe2@泡沫铜、表面未生长任何材料的泡沫铜,在0.5mol/L H2SO4溶液中催化析氢反应的极化曲线图。其中Cu2Se@泡沫铜、MoSe2@泡沫铜材料是根据现有技术文献合成出粉末状的 Cu2Se和MoSe2,然后借助于Nafion试剂将Cu2Se和MoSe2固定在泡沫铜上用于测试。测试结果显示,与Cu2Se@泡沫铜、MoSe2@泡沫铜、泡沫铜相比,一维Ni掺杂铜硒/钼硒复合物纳米阵列@泡沫铜材料在酸性环境中具有更好的催化析氢性能。
[0074] 图11是实施例1所得一维Ni掺杂铜硒/钼硒复合物纳米阵列@泡沫铜材料与Cu2Se@泡沫铜、MoSe2@泡沫铜、表面未生长任何材料的泡沫铜,在1mol/L KOH溶液中催化析氢反应的极化曲线图。其中Cu2Se@泡沫铜、MoSe2@泡沫铜材料是根据现有技术文献合成出粉末状的Cu2Se 和MoSe2,然后借助于Nafion试剂将Cu2Se和MoSe2固定在泡沫铜上用于测试。测试结果显示,与Cu2Se@泡沫铜、MoSe2@泡沫铜、泡沫铜相比,一维Ni掺杂铜硒/钼硒复合物纳米阵列@泡沫铜材料在碱性环境中具有更好的催化析氢性能。