[發明專利]一種金屬磷化物的制備方法

在審

• 申請號: 202011359271.8
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112403395A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 王培;任鵬;趙予生;王李平
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: B01J3/06
• 分類號: B01J3/06
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 張洋

本發明提供一種金屬磷化物的制備方法，屬于材料制備技術領域，包括將磷源和金屬預壓成塊體；所述塊體在高溫高壓下進行合成反應；達到預定合成時間后，降溫泄壓至常溫常壓，得到金屬磷化物晶體。基于磷源和金屬在高溫高壓下產生的化學反應制備磷化鉑，初始材料為固態金屬和不會引入其他雜質的磷源，可在較短的反應時間內制備出質量良好的金屬磷化物晶體，所獲得的晶體產物純度較高，結晶良好。本制備方法具有操作方便、制備技術簡單、原材料利用率高、反應速率快、合成時間短、結晶良好、沒有副產物等優點。

技術領域

本發明涉及材料制備技術領域，具體而言，涉及一種金屬磷化物的制備方法。

背景技術

磷化鉑(PtP₂)是一種半導體材料，在用作電催化電極材料時，具有良好的化學穩定惰性以及優異的催化活性，被認為是化學反應的理想催化劑。該類催化劑在水分解、氫能制備與利用、以及燃料電池等諸多方面有著良好的應用前景與潛在的經濟價值。

在開放體系中制備PtP₂，作為磷源的反應物(如紅磷)通常會在達到與Pt反應的溫度之前便被空氣中的氧氣所氧化，導致其無法與Pt反應生成PtP₂晶體。在現有的PtP₂制備的主要技術中，比較成功的制備方法包括以Pt和紅磷作為反應原料的石英管真空封裝法，不過此法中原料紅磷易升華，蒸汽冷凝后易形成白磷，白磷有劇毒，此外晶體生長速率低，反應時間長(通常需數天甚至更久)，能耗高。

另一種制備PtP₂單晶的方法為助熔劑法，此法仍是以Pt和紅磷作為前驅體的石英管真空封裝法，不同的是加入了錫作為助熔劑。該方法的不足之處在于生長條件比較苛刻，對原料比例及助熔劑比例要求嚴格，對反應溫度精確度(1200℃，溫度偏差不能超過50℃)要求高，否則將會大大影響單晶質量。此外，此法會不可避免地向產物中引入錫元素雜質，導致產物不夠純凈。并且此法同樣存在易生成劇毒物白磷，晶體生長速率低，反應時間長，能耗高，不易普及推廣，不易進行快速大規模制備的缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種金屬磷化物的制備方法，晶體生長速率高，產物純凈，能耗低，易于快速制備。

本發明的實施例是這樣實現的：

本發明實施例提供一種金屬磷化物的制備方法，其包括將磷源和金屬預壓成塊體；所述塊體在高溫高壓下進行合成反應；達到預定合成時間后，降溫泄壓至常溫常壓，得到金屬磷化物晶體。

可選地，所述將磷源和金屬預壓成塊體包括：將所述磷源和所述金屬均勻混合后預壓得到所述塊體；其中，預壓溫度為室溫，預壓壓力為1MPa～30Mpa，預壓時間為1min～20min；或者將所述磷源和所述金屬預裝成多個依次堆疊的類三明治結構；其中，所述類三明治結構為所述金屬形成的金屬層位于兩層所述磷源形成的磷源層之間的結構。

可選地，所述塊體在高溫高壓下進行合成反應包括：將所述塊體置入高壓合成塊內；將所述高壓合成塊置入壓機的合成腔體內；在溫度大于等于500℃、壓力大于等于0.1GPa、合成時間大于等于1min的條件下進行合成反應。

可選地，所述壓機連接油缸；在所述高壓合成塊內置入標壓物質，所述標壓物質連接萬用表；在所述塊體在高溫高壓下進行合成反應之前，所述方法還包括：所述壓機通過所述油缸向所述標壓物質加壓；記錄所述萬用表反饋的所述標壓物質的電阻，根據所述電阻變化得到所述標壓物質所受的壓力，并同時記錄所述油缸的對應油壓；得到所述油壓和所述壓力的曲線。

可選地，所述壓機連接功率表；所述高壓合成塊體內置入熱電偶，所述熱電偶外接顯示內部溫度的示波器；在所述塊體在高溫高壓下進行合成反應之前，所述方法還包括：記錄所述功率表反饋的加熱功率，并同時記錄所述熱電偶反饋的所述高壓合成塊內的溫度；得到所述功率和所述溫度的曲線。