[發明專利]一種S摻雜WP2

有效

• 申請號: 202010380228.3
• 申請日: 2020-05-08
• 公開（公告）號: CN111495399B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 劉勇平;劉威;呂慧丹;耿鵬;陳丹楊;班如靜
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C25B11/091
• 分類號: C25B11/091;C25B11/065;C25B1/04;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 東莞市匯橙知識產權代理事務所(普通合伙) 44571
• 代理人: 黎敏強

本發明提供了一種S摻雜WPsubgt;2/subgt;納米片陣列電催化劑制備方法，包括以下步驟：(1)將導電基底材料置于有乙醇、草酸和六氯化鎢混合溶液的聚四氟乙烯反應釜中，在100?220℃的條件下進行溶劑熱反應6?12h，再在馬弗爐中燒結得到WOsubgt;3/subgt;納米片陣列；(2)以次亞磷酸鈉和硫粉作為磷源和摻雜硫源，在雙溫控真空氣氛管式爐中使用原位磷化還原的方法，在氬氣環境下，將導電基底材料上的三氧化鎢納米片陣列磷化還原為二磷化鎢納米片陣列，并在此過程中將硫摻雜到二磷化鎢納米片中，得到S摻雜WPsubgt;2/subgt;納米片陣列電催化析氫電極材料。本發明方法制得到的S摻雜WPsubgt;2/subgt;納米片陣列電催化析氫電極材料具有較高的電催化析氫活性和穩定性。

技術領域

本發明屬于電催化、析氫電極材料技術領域，具體涉及一種S摻雜WP₂納米片陣列電催化劑，還涉及該S摻雜WP₂納米片陣列電催化劑制備方法。

背景技術

化石能源的大量使用對能源和氣候變化等問題的需求不斷增長，因此激發了人們探索可再生和清潔能源的濃厚興趣，由于氫能具有高能量密度和環保無污染的優點被認為是未來主要的可持續清潔能源得到了廣泛研究。而在各種制氫的工藝中，簡便環保的電解水制氫技術引起了人們濃厚的興趣，但電解水制氫技術很大程度上依賴于高活性，穩定且成本合適的催化劑，因此開發出合適的電催化劑對于電催化析氫(HER)的發展尤為重要。

在過去的幾年中，人們已證明過渡金屬磷化物和硫化物非貴金屬電催化劑是作為HER過程中最常用且高效的催化劑，但是它們的催化性能與商業Pt/C?催化劑相比還存在一些差距，因此需要我們對催化劑進行調控以達到更優的性能。近幾年大量研究成果表明雜原子摻雜是一種簡單有效且有前途的方法，通過摻雜具有不同電負性的非金屬雜原子引入電荷重新分布可以改變電子來調整主體材料的電子結構。此外，雜原子摻雜的優點之一是它不會改變基體材料的成分，可以保留其本身所需的固有特性。迄今為止，雜原子摻雜已被廣泛用于修飾碳材料和金屬化合物的電子結構，顯示出調節基體電催化性能的巨大潛力。

發明內容

本發明第一目的在于提供一種S摻雜WP₂納米片陣列電催化劑制備方法，解決現有WP₂納米片電催化析氫性能不夠優異的問題。

本發明第二目的在于提供一種上述方法制備的S摻雜WP₂納米片陣列電催化劑。

本發明第一目的是通過以下技術方案來實現的：

一種S摻雜WP₂納米片陣列電催化劑制備方法，包括以下步驟：

(1)將導電基底材料置于有乙醇、草酸和六氯化鎢混合溶液的聚四氟乙烯反應釜中，在100-220℃的條件下進行溶劑熱反應6-12h，再在馬弗爐中燒結得到WO₃納米片陣列；

(2)以次亞磷酸鈉和硫粉分別作為磷源和摻雜硫源，在雙溫控真空氣氛管式爐中使用原位磷化還原的方法，在氬氣環境下，將導電基底材料上的三氧化鎢納米片陣列磷化還原為二磷化鎢納米片陣列，并在此過程中將硫摻雜到二磷化鎢納米片中，得到S摻雜WP₂納米片陣列電催化析氫電極材料。

本發明方法通過溶劑熱法在具有自支撐三維納米結構的導電基底材料上先制備三氧化鎢納米片陣列，然后通過原位磷化還原方法制備相互交錯生長在導電基底材料上的WP₂納米片陣列材料，同時進行硫摻雜，得到S摻雜WP₂納米片陣列材料。

本發明制備方法可以進一步做以下改進：

所述混合溶液中乙醇的體積：10-60mL，草酸質量：0.1-1g，六氯化鎢質量：0.1-0.5g。

步驟(1)中馬弗爐燒結升溫速率為1-5℃/min，升溫至400-600℃，燒結1-5h。