一种氮掺杂CuSe/MoSe复合催化剂及其制备方法和用途

本发明涉及催化剂，特别是用于析氢反应的催化剂，具体涉及一种氮掺杂cuse/mose复合催化剂及其制备方法，以及该催化剂在电催化析氢反应中的用途。

背景技术：

1、氢气作为一种清洁、无碳、可循环的二次能源载体，兼具高能量密度、便于储运及在燃料电池中高效电化学转化为电能等优势，被广泛视为未来可持续能源体系的重要组成部分。其绿色低碳、资源丰富及高热值等特性，使其在规模化长周期储能、可再生能源存储运输及系统集成等方面展现出显著的应用潜力，是实现能源结构转型的关键支撑。

2、当前，质子交换膜水电解中广泛采用的铂（pt）基及铂合金催化剂虽然在析氢反应（her）中表现出优异的电催化活性，但其高昂的成本与资源稀缺性严重制约了相关技术在大规模工业装置中的经济可行性与可持续性。因此，开发兼具高活性、长期稳定性与低成本的替代型非贵金属电催化剂，已成为推动氢能技术实用化的关键科学问题之一。近年来，研究者致力于通过构筑复合型催化剂，利用异质结界面、晶格缺陷及协同电子效应等结构设计策略，以有效增加活性位点密度并提升单个位点的本征活性，从而整体优化催化性能。此类基于非贵金属的复合催化体系，为突破贵金属资源瓶颈、实现高效且经济的析氢电极材料提供了可行路径。

3、但是，现有非贵金属硒化物催化剂在实际应用条件下仍面临若干关键技术局限：其一，材料本征电导率较低，导致高电流密度下极化损失显著，难以满足工业电解槽的大功率运行要求；其二，传统合成方法制得的催化剂易发生纳米颗粒团聚，活性位点类型单一且暴露不充分，限制了多步反应路径的协同优化；其三，单一组分体系内部界面电荷分离效率低下，反应中间体的表面迁移能垒较高，制约了整体析氢反应动力学效率。

技术实现思路

1、（一）要解决的技术问题

2、本发明旨在解决现有非贵金属硒化物催化剂存在的材料本征电导率较低、活性位点类型单一且暴露不充分、单一组分体系内部界面电荷分离效率低下的问题。

3、（二）技术方案

4、为解决上述技术问题，本发明提出一种氮掺杂cuse/mose复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：

5、s1. 将铜源、硒源、钼源和水合肼在水中混合，搅拌形成前驱体溶液；

6、s2. 将所述前驱体溶液进行溶剂热反应，得到cuse/mose前驱体；

7、s3. 将所述cuse/mose前驱体在气体气氛下进行热处理，得到氮掺杂cuse/mose复合催化剂。

8、根据本发明的优选实施方式，所述铜源为cucl2·2h2o，硒源为se粉，钼源为na2moo4。

9、根据本发明的优选实施方式，步骤s1中的前驱体溶液铜与钼的摩尔比为1:19~1:3。

10、根据本发明的优选实施方式，步骤s2中溶剂热反应的温度为160.0 ℃~240.0 ℃，时间为6.0小时~12.0小时。

11、根据本发明的优选实施方式，步骤s3中热处理的温度为300.0 ℃~600.0 ℃，时间为2.0 小时~4.0 小时，气氛气体为氮气。

12、本发明还提出一种氮掺杂cuse/mose复合催化剂，由上述的氮掺杂cuse/mose复合催化剂的制备方法制得。

13、根据本发明的优选实施方式，氮掺杂cuse/mose复合催化剂具有cuse/mose异质结构，氮元素均匀掺杂于cuse与mose的界面中。

14、本发明还提出氮掺杂cuse/mose复合催化剂在电催化析氢反应中的用途，所述氮掺杂cuse/mose复合催化剂具有cuse/mose异质结构，氮元素均匀掺杂于cuse与mose的界面中。

15、根据本发明的优选实施方式，所述复合催化剂作为阴极催化剂，用于酸性或碱性电解水制氢。

16、（三）有益效果

17、本发明提供的氮掺杂cuse/mose复合催化剂具有以下有益效果：

18、1. 本发明通过水合肼与氮气热处理这两个步骤引入氮源，实现氮元素的均匀掺杂，优化了材料的电子结构，提高了催化剂的电导率和催化活性。

19、2. 本发明的cuse与mose形成异质结构，增强了界面电荷转移，提升了反应动力学与催化稳定性。

20、3. 本发明制备方法简单、重复性好，适用于规模化生产，在电解水制氢领域具有潜在的应用前景。

1.一种氮掺杂cuse/mose复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的氮掺杂cuse/mose复合催化剂的制备方法，其特征在于：所述铜源为cucl2·2h2o，硒源为se粉，钼源为na2moo4。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s1中的前驱体溶液中铜与钼的摩尔比为1:19~1:3。

4. 根据权利要求1所述的氮掺杂cuse/mose复合催化剂的制备方法，其特征在于：步骤s2中，所述溶剂热反应的温度为160.0 ℃~240.0 ℃，时间为6.0小时~12.0小时。

5.根据权利要求1所述的氮掺杂cuse/mose复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述热处理的温度为300.0℃~600.0℃，时间为2.0小时~4.0小时，气氛气体为氮气。

6.一种氮掺杂cuse/mose复合催化剂，其特征在于，由权利要求1~5中任一项所述的氮掺杂cuse/mose复合催化剂的制备方法制得。

7.根据权利要求6所述的氮掺杂cuse/mose复合催化剂，其特征在于，具有cuse/mose异质结构，氮元素均匀掺杂于cuse与mose的界面中。

8.一种氮掺杂cuse/mose复合催化剂在电催化析氢反应中的用途，其特征在于，所述氮掺杂cuse/mose复合催化剂为根据权利要求6所述的氮掺杂cuse/mose复合催化剂。

9.根据权利要求8所述的氮掺杂cuse/mose复合催化剂在电催化析氢反应中的用途，其特征在于：所述氮掺杂cuse/mose复合催化剂具有cuse/mose异质结构，氮元素均匀掺杂于cuse与mose的界面中。

10.根据权利要求8所述的氮掺杂cuse/mose复合催化剂在电催化析氢反应中的用途，其特征在于：所述复合催化剂作为阴极催化剂，用于酸性或碱性电解水制氢。