本发明涉及催化剂，具体涉及一种fe-nicosex/ncff催化剂及其制备方法。
背景技术：
1、为了应对能源危机和减少环境污染等挑战，水裂解制氢已成为一种常见的方法。目前，实现水裂解制氢的三种最常见方式是基于电催化电解、固体氧化物电解池(soec)和光电化学(pec)电解。在这些方法中，电催化分解水因其相对环保和经济的特点备受关注。然而，电催化分解水包括阴极析氢反应(her)和阳极析氧反应(oer)两个半反应，其中her涉及二电子转移，而oer涉及四电子转移，这导致了动力学上的缓慢，尤其在碱性介质中更加明显。尽管贵金属基材料(如pt、iro2和ruo2)被视为her和oer的领先电催化剂，但由于其稀缺性和高成本，限制了它们的广泛应用和商业化。因此，开发高效碱性her和oer的非贵金属电催化剂具有重要前景，但也依然是一项巨大的挑战。
2、最近，由于过渡金属化合物具有低成本、多价态和适宜的电子结构等优点，已成为广泛研究的焦点，被认为是her和析oer的有效电催化剂。过渡金属化合物中，硒化物(tmses)因在her和oer中表现出较好的性能和极佳的催化稳定性而受到广泛关注。据报道，生长在ni基底上的ni3se2纳米结构在her和oer上均展现出卓越的催化活性和耐久性。另外，经测试和dft计算发现，nise2-fese2多相异质结构纳米片也表现出高效的全水解性能和长期稳定性。然而，与贵金属基催化剂相比，tmses的活性仍有不足，并且与高电流密度的工业应用需求之间存在较大差距。
3、构建异质界面和设计元素掺杂一直以后都是开发高效双功能电催化剂的有效途径，如wang构建的nite-nise异质结构催化剂在j10下her和oer均展现了惊人的高活性，分别仅需76mv和164mv的低过电位。zhang等人开发的多级结构ni2p/(co,ni)ooh异质界面在碱性析氢反应中具有高活性和稳定性。另外，fe的掺杂也被zhao团队证实有效提高了nise纳米线的催化活性。sergio battiato通过成分控制的化学浴沉积铁掺杂氧化镍微花成功促进了析氧反应。然而为了适应工业应用的环境，除高催化活性外，高电流密度下的催化稳定性也是极为必要的，因此开发能在高电流密度下仍能保持高催化活性的非贵金属基双功能电催化剂迫在眉睫。
技术实现思路
1、本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种fe-nicosex/ncff催化剂及其制备方法。本发明提出了一种工艺极为简便的新方法来制备tmses电催化剂，命名为fe-nicosex/ncff，其中，x表示成分为三金属的各种不同硒化物混合。本发明选用镍钴铁三金属合金泡沫，其中fe含量仅为0.5％，在极为简便的一步水热工艺下进行硒化物纳米颗粒的生长，构建了富含cose2-ni3se4异质界面且均匀掺杂了铁元素，并且晶相与非晶相夹杂的fe-nicosex/ncff催化剂。经电化学测试确认了其极高的电解水活性，主要体现在36mv和210mv的低过电位下分别实现了j10的her和oer过程，甚至仅在328mv和345mv即可分别在her和oer中达到j1000，且均能保持20h及以上的高稳定性。整体上相比于实验室常用的j10和j100的活性测试，fe-nicosex/ncff在j1000处表现了极大优势，因此更具有适应工业应用得潜力。dft计算结果也证明了cose2(210)-ni3se4(202)异质结优越的电子密度和反应中间体吸附能力，同时展现了其her(-0.384ev)和oer(δg1st:0.243ev，δg2nd:0.376ev)过程所需极低的能垒。
2、本发明的技术解决方案如下：
3、本发明第一方面提供一种fe-nicosex/ncff催化剂的制备方法，包括以下步骤：
4、将ncff泡沫清洗干净，干燥；
5、将硒粉、水合肼与去离子水混合均匀，加入所述ncff泡沫，在一定温度下反应，制得fe-nicosex/ncff催化剂。
6、优选地，所述ncff泡沫清洗方法包括：将ncff泡沫依次在丙酮溶剂和hcl溶液中分别超声清洗5～15min，然后取出ncff用无水乙醇和去离子水轮流冲洗表面。
7、优选地，所述ncff泡沫干燥方法包括：将清洗后的ncff在45～55℃的干燥箱中烘干10～20min。
8、优选地，所述硒粉、水合肼与去离子水比例为0.06～0.1g：1.5～2.5ml：18～22ml。
9、优选地，所述硒粉、水合肼与去离子水比例为0.07～0.09g：1.8～2.2ml：19～21ml。
10、优选地，所述硒粉、水合肼与去离子水比例为0.08g：2ml：20ml。
11、优选地，在鼓风干燥箱中160～200℃反应20～28h。
12、优选地，在鼓风干燥箱中180℃反应24h。
13、优选地，所述ncff泡沫大小为0.5～1.5cm×0.5～1.5cm。
14、本发明的第二方面提供一种采用上述制备方法得到的fe-nicosex/ncff催化剂。其中，从形貌上看，ni、co、fe、se和o元素均匀地分布着。从含量看，ni原子含量为5.56％，co原子含量36.51％，fe原子含量0.78％，se原子含量47.34％和o原子含量9.81％。
15、本发明至少具有以下有益效果之一：
16、本发明选用镍钴铁三金属合金泡沫，在简单的一步水热工艺下进行硒化物纳米颗粒的生长，构建了富含cose2-ni3se4异质界面且均匀掺杂了铁元素，并且晶相与非晶相夹杂的fe-nicosex/ncff催化剂。
17、本发明通过简单的一步工艺制备的fe-nicosex/ncff表现出卓越的her和oer活性，优于大多数已报道的过渡金属基催化剂。该催化剂具有均匀密集的微米级硒化物颗粒及其表面的密集纳米线，为其提供了巨大的反应表面积和丰富的活性位点，具有极大的电化学活性比表面积。微量fe元素的掺入使催化剂在硒化过程中生长成了更丰富的硒化物结构，镍钴铁三金属构成了集晶体相和非晶体相于一体的微米级颗粒，大大提升了电化学性能。
1.一种fe-nicosex/ncff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所述的一种fe-nicosex/ncff催化剂的制备方法，其特征在于，所述ncff泡沫清洗方法包括：将ncff泡沫依次在丙酮溶剂和hcl溶液中分别超声清洗5～15min，然后取出ncff用无水乙醇和去离子水轮流冲洗表面。
3.根据权利要求1所述的一种fe-nicosex/ncff催化剂的制备方法，其特征在于，所述ncff泡沫干燥方法包括：将清洗后的ncff在45～55℃的干燥箱中烘干10～20min。
4.根据权利要求1所述的一种fe-nicosex/ncff催化剂的制备方法，其特征在于，所述硒粉、水合肼与去离子水比例为0.06～0.1g：1.5～2.5ml：18～22ml。
5.根据权利要求1所述的一种fe-nicosex/ncff催化剂的制备方法，其特征在于，所述硒粉、水合肼与去离子水比例为0.07～0.09g：1.8～2.2ml：19～21ml。
6.根据权利要求1所述的一种fe-nicosex/ncff催化剂的制备方法，其特征在于，所述硒粉、水合肼与去离子水比例为0.08g：2ml：20ml。
7.根据权利要求1所述的一种fe-nicosex/ncff催化剂的制备方法，其特征在于，在鼓风干燥箱中160～200℃反应20～28h。
8.根据权利要求1所述的一种fe-nicosex/ncff催化剂的制备方法，其特征在于，在鼓风干燥箱中180℃反应24h。
9.根据权利要求1所述的一种fe-nicosex/ncff催化剂的制备方法，其特征在于，所述ncff泡沫大小为0.5～1.5cm×0.5～1.5cm。
10.一种采用权利要求1～9任一所述的制备方法得到的fe-nicosex/ncff催化剂。
