[發明專利]一種磷摻雜硫化鎢@氧化鎢多孔核殼納米線柔性陣列電極及其制備方法

有效

• 申請號: 201910744440.0
• 申請日: 2019-08-13
• 公開（公告）號: CN110408953B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 陳明華;王凡;陳慶國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: C25B11/06
• 分類號: C25B11/06;C25B11/03;C25B1/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 李紅媛

1.一種磷摻雜硫化鎢@氧化鎢多孔核殼納米線柔性陣列電極的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1、碳布預處理：將碳布用丙酮、乙醇和去離子水分別超聲清洗1～2次，待用；

步驟2、制備具有氧化鎢接種層的碳布：按照一定料液比將鎢酸鈉、過氧化氫水溶液溶于去離子水中，調整溶液的pH為1～1.2，將步驟1處理好的碳布在溶液中進行電沉積氧化鎢，然后高溫處理后，清洗，烘干后得到具有氧化鎢接種層的碳布；

步驟2中所述的鎢酸鈉為二水合鎢酸鈉，所述的過氧化氫水溶液的濃度為30wt％，所述的鎢酸鈉、過氧化氫水溶液和去離子水的料液比為0.8～1.0g：0.7～1mL：180～220mL，用高氯酸調整溶液的pH為1.2，電沉積氧化鎢采用三電極恒壓沉積的方法，以步驟1處理好的碳布作為工作電極、鉑片作為對電極、銀/氯化銀作為參比電極，電壓設置為-0.7V，沉積時間為400秒，電沉積后高溫處理溫度為400～450℃，處理時間60～90min；

步驟3、配置氧化鎢納米線水熱反應溶液：按照一定料液比將鎢酸鈉、乙酸溶于去離子水中，完全溶解后的溶液再加入一定體積的濃硝酸，繼續攪拌至溶液澄清，然后加入一定質量的硫酸銨，攪拌均勻后，得到氧化鎢納米線水熱反應溶液，待用；

步驟3中鎢酸鈉為二水合鎢酸鈉，所述的乙酸濃度為36～38wt％，所述的鎢酸鈉、草酸和去離子水的料液比為4～5g：3～4g：200～280mL，所述的溶液與所述的濃硝酸的體積比為1000：1～3，所述的溶液與所述的硫酸銨的質量比為50～60：2～5；

步驟4、制備氧化鎢納米線陣列：將步驟3得到的氧化鎢納米線水熱反應溶液加入高壓反應釜中，將具有氧化鎢接種層的碳布置于高壓反應釜中進行水熱反應，反應結束后取出，用去離子水清洗，在馬弗爐中烘干，然后在空氣中高溫退火，得到氧化鎢納米線陣列；

步驟4中在空氣中高溫退火溫度500℃，退火時間8～10min；

步驟4中水熱反應溫度180℃，反應時間16h；

步驟5、制備磷摻雜硫化鎢@氧化鎢多孔核殼納米線柔性陣列電極：按照一定質量比將次亞磷酸鈉和硫粉混合均勻后，置于雙溫區管式爐的上游，將步驟4制備的氧化鎢納米線陣列置于雙溫區管式爐的下游，在氬氣的保護，控制管式爐的上游溫度為280～300℃，管式爐的下游溫度為750～850℃，恒溫反應一定時間后，冷卻至室溫，得到磷摻雜硫化鎢@氧化鎢多孔核殼納米線柔性陣列電極；

步驟5中次亞磷酸鈉和硫粉的質量比為1～3：1～2。

2.根據權利要求1所述的一種磷摻雜硫化鎢@氧化鎢多孔核殼納米線柔性陣列電極的制備方法，其特征在于：步驟1中每次超聲清洗10min。

3.根據權利要求1所述的一種磷摻雜硫化鎢@氧化鎢多孔核殼納米線柔性陣列電極的制備方法，其特征在于：步驟2中所述的鎢酸鈉、過氧化氫水溶液和去離子水的料液比為0.825g：0.776mL：200mL，電沉積后高溫處理溫度為400℃，處理時間60min。

4.根據權利要求1所述的一種磷摻雜硫化鎢@氧化鎢多孔核殼納米線柔性陣列電極的制備方法，其特征在于：步驟3中鎢酸鈉為二水合鎢酸鈉，所述的乙酸濃度為36～38wt％，所述的鎢酸鈉、草酸和去離子水的料液比為4.11g：3.15mL：250mL，所述的溶液與所述的濃硝酸的體積比為1000：1.3，所述的溶液與所述的硫酸銨的質量比為50：2。

5.根據權利要求1所述的一種磷摻雜硫化鎢@氧化鎢多孔核殼納米線柔性陣列電極的制備方法，其特征在于：步驟5中80～90min控制管式爐的上游溫度達到280℃，管式爐的下游溫度達到800℃，恒溫反應60～70min后，在氬氣體的氣氛中冷卻至室溫，得到磷摻雜硫化鎢@氧化鎢多孔核殼納米線柔性陣列電極。

6.一種權利要求1-5之一所述的制備方法制備的一種磷摻雜硫化鎢@氧化鎢多孔核殼納米線柔性陣列電極，其特征在于：電流密度為10mA·cm^-2時的過電位為89mV。