一种非晶贵金属硒化物及其制备方法和应用

本发明涉及材料合成及催化剂领域，特别涉及一种非晶贵金属硒化物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在能源危机和环境污染日益突出的今天，化石燃料等不可再生资源的过度消耗造成的环境问题已引起人们的高度关注。科学家们纷纷将目光聚集到高性能、清洁、可再生及使用便利的能源开发和利用上。电催化技术因具有高能量转化效率、高选择性、反应条件温和、环境友好等优点，在化学和能源领域具有广泛的应用范围和良好的发展前景。在电催化技术中，催化剂作为核心组成而被重点研究，其组分、价态、结构、形貌、活性和稳定性均可以通过合成方法的改变而优化。目前电催化过程通常在较高电压和较大电流下进行，因此，亟需研发出高稳定性、高活性的电催化剂以在不同的电催化场景中应用。

2、其中，贵金属材料主要包括金、银和铂族金属(钌、铑、钯、锇、铱、铂)等8种金属元素，由于具有独特的电子结构和良好的化学稳定性而在电催化领域中具有广泛的应用。例如，氧化铱是酸性电解水的优异阳极材料、铂碳催化剂则是析氢反应中最常使用的材料，贵金属硒化物可以用于过氧化氢的电催化合成。然而，稀缺的产量和高昂的成本限制了贵金属材料的规模化应用，因此，提升材料的单位质量活性和长期应用稳定性是目前有关贵金属的主要研究方向。

3、通常材料的电子结构是其性能的主要决定因素，而催化剂的表面状态则决定了界面的催化过程，合理设计催化剂的制备方法可以调节材料的电子结构和表面状态以提升综合性能。非晶材料没有像晶体材料那样的长程有序性，其组成的原子和分子的空间排列不呈现周期性和平移对称性，这样的结构可以提供随机取向的键以及表面暴露的缺陷，从而作为电催化反应的活性位点；同时非晶材料相比于晶体材料具有更大的表面自由能，可以有效提升催化剂的本征活性。但是，目前有关非晶贵金属硒化物催化剂通用合成方法的研究比较稀少，因此对其设计非晶化合成路线具有重要意义。

技术实现思路

1、基于上述背景，本发明提供一种非晶贵金属硒化物及其制备方法和应用，本发明的方法能制备得到非晶贵金属硒化物，方法简便、制备流程安全，利于其作为催化剂的应用。

2、本发明提供一种非晶贵金属硒化物的制备方法，包括以下步骤：

3、以乙酰丙酮盐为贵金属源，二苄基二硒醚为硒源，抗坏血酸为还原剂，均混合分散于乙二醇中，得到混合溶液；

4、将所述混合溶液在密闭条件下于170℃～180℃加热反应，得到非晶贵金属硒化物。

5、一些实施例中，所述乙酰丙酮盐为乙酰丙酮钌和/或乙酰丙酮铂；所述乙酰丙酮盐与二苄基二硒醚的摩尔比为1:1～1.1。优选地，所述乙酰丙酮盐的物质的量为0.02mmol；二苄基二硒醚的质量为7.6mg。

6、一些实施例中，所述乙酰丙酮盐与抗坏血酸的摩尔比为0.2:1～2。优选地，所述抗坏血酸的质量为36mg。

7、一些实施例中，所述混合溶液还包括表面活性剂，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮为k30型号。

8、一些实施例中，所述聚乙烯吡咯烷酮的质量为80～100mg；所述乙二醇的体积为8～10ml。优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮的质量为100mg。

9、一些实施例中，所述加热反应采用油浴升温实现170～180℃，反应时间为180～200min。优选地，所述油浴的温度为180℃，时间为180min。

10、一些实施例中，所述反应结束冷却至室温，所得产物用乙醇和丙酮的混合溶液进行离心清洗，经真空干燥得到非晶贵金属硒化物。

11、一些实施例中，所述乙醇和丙酮的体积比为1:1，所述离心清洗的次数为3到5次，所述真空干燥的温度为50～60℃。优选地，所述真空干燥温度是60℃；时间是1-2天。

12、本发明提供如前文所述的制备方法得到的非晶贵金属硒化物。

13、本发明提供如前文所述的非晶贵金属硒化物作为电催化剂的应用。

14、本发明提供一种非晶贵金属硒化物较为通用的合成方法，其以乙酰丙酮盐为贵金属源，二苄基二硒醚为硒源，抗坏血酸为还原剂，均混合分散于乙二醇中，得到混合溶液；将所述混合溶液在密闭条件下于170℃～180℃加热反应，得到非晶贵金属硒化物。该非晶贵金属硒化物的制备方法简单，具有较高的产率，制备流程安全，环境友好且合成过程中没有污染物的产生。实验显示，所制备的非晶贵金属硒化物具有非晶态特征。此外，此种非晶硒化物材料的合成方法为通用方法，可以拓展到多种非晶贵金属硒化物的合成，例如硒化钌、硒化铂和硒化钌铂等非晶材料。进一步地，所得非晶贵金属硒化物作为催化剂在电催化领域具备较高的应用价值。

技术特征：

1.一种非晶贵金属硒化物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乙酰丙酮盐为乙酰丙酮钌和/或乙酰丙酮铂；所述乙酰丙酮盐与二苄基二硒醚的摩尔比为1:1～1.1。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述乙酰丙酮盐与抗坏血酸的摩尔比为0.2:1～2。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液还包括表面活性剂，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮的质量为80～100mg；所述乙二醇的体积为8～10ml。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述加热反应采用油浴升温实现170～180℃，反应时间为180～200min。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述反应结束冷却至室温，所得产物用乙醇和丙酮的混合溶液进行离心清洗，经真空干燥得到非晶贵金属硒化物。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述乙醇和丙酮的体积比为1:1，所述离心清洗的次数为3到5次，所述真空干燥的温度为50～60℃。

9.如权利要求1-8任一项所述的制备方法得到的非晶贵金属硒化物。

10.如权利要求9所述的非晶贵金属硒化物作为电催化剂的应用。

技术总结
本发明提供了一种非晶贵金属硒化物及其制备方法和应用，该制备方法包括：以乙酰丙酮盐为贵金属源，二苄基二硒醚为硒源，抗坏血酸为还原剂，均混合分散于乙二醇中，得到混合溶液；将所述混合溶液在密闭条件下于170℃～180℃加热反应，得到非晶贵金属硒化物。该非晶贵金属硒化物的制备方法简单，具有较高的产率，制备流程安全，环境友好且合成过程中没有污染物的产生。实验显示，所制备的非晶贵金属硒化物具有非晶态特征。此外，此种非晶硒化物材料的合成方法为通用方法，可以拓展到多种非晶贵金属硒化物的合成，例如硒化钌、硒化铂和硒化钌铂等非晶材料。进一步地，所得非晶贵金属硒化物作为催化剂在电催化领域具备较高的应用价值。

技术研发人员：王功名,吴东洋,雷芯,方延延,王依帆,刘波,周雅
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17