[發明專利]一種磷硫系合金態微納顆粒的制備及其在電催化領域中的應用

在審

• 申請號: 202211021234.5
• 申請日: 2022-08-24
• 公開（公告）號: CN115449836A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 劉璞;付國帥;楊國偉;于鵬;石磊
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C25B11/091
• 分類號: C25B11/091
• 代理公司: 深圳市創富知識產權代理有限公司 44367
• 代理人: 范偉民

本發明屬于電化學技術領域，具體涉及一種磷硫系合金態微納顆粒的制備及其在電催化領域中的應用。為開發一類性能優異的磷硫系催化劑材料，本發明以銅銦磷硫、銀銦磷硫、銅釩磷硫和銀釩磷硫中的任一種或多種磷硫系二維化合物晶體材料作為母體材料，將其與貴金屬粉末(鈀、鉑、釕、銥等)進行混合，采用激光液相熔蝕技術進行激光處理，形成微納球形結構后制備得到磷硫系合金態微納顆粒材料。所制備得到的磷硫系合金態微納顆粒材料材料是多晶微納顆粒和非晶微納顆粒混態的微納球形結構，屬于一類多功能催化劑，在堿性和酸性條件下均具有較好的過電位，具有可以和鉑基催化劑相媲美的催化性能，可應用在電化學領域或光電催化領域中。

技術領域

本發明屬于電化學技術領域，具體涉及一種磷硫系合金態微納顆粒的制備及其在電催化領域中的應用。

背景技術

在電催化領域中，目前最好并且能夠被商業化應用的催化材料是鉑金屬或鉑基材料。鉑金屬或鉑基催化材料可以大大減小催化反應的過電勢，增大催化過程中的能量轉換效率。但鉑基材料長期以來受限于鉑資源價格昂貴，儲量低等問題，因此現在的多數研究人員通過增大鉑基材料的比表面積，或將鉑基貴金屬盡可能分散在非貴金屬材料(如碳基材料)載體上，以此來增加催化材料中貴金屬催化位點的活性，從而降低催化材料對鉑基貴金屬的使用量。

此外，也有研究人員致力于尋找性能優異的非貴金屬基催化劑，或者將貴金屬與其他過渡金屬或金屬化合物進行合金化，以使其成為鉑基材料的廉價替代品。磷、硫系材料價格低廉且具有一定的電催化活性，成為了目前催化研究領域的一個非常重要的探索方向，并且理論上磷系或硫系材料可能具有比較好的催化性能。然而，目前鮮有磷系或硫系復合金屬催化材料的報道。因此，開發一種性能優異的磷系或硫系合金催化劑材料具有很好的應用前景。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提出了一種磷硫系合金態微納顆粒的制備方法，所制備得到的磷硫系合金態微納顆粒是一類性能優異的催化材料，在堿性酸性條件下均具有較好的電催化性能，有望應用在電化學領域和光電催化領域中。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

本發明提供了一種磷硫系合金態微納顆粒的制備方法，具體為：以銅銦磷硫(CuInP₂S₆)、銀銦磷硫(AgInP₂S₆)、銅釩磷硫(CuVP₂S₆)和銀釩磷硫(AgVP₂S₆)中的任一種或多種磷硫系二維化合物晶體材料作為母體材料，將其與貴金屬混合后采用激光液相熔蝕技術進行激光熔蝕處理，使混合材料在激光液相熔蝕作用下發生合金化并形成微納球形結構，即制備得到磷硫系合金態微納顆粒，所述貴金屬包括鈀、鉑、釕、銥中的至少兩種。

作為本發明的一個優選實施方式，上述的一種磷硫系合金態微納顆粒的制備方法，包括以下步驟：

S1、將貴金屬加入到有機溶劑和水的混合溶液中，混勻后用脈沖激光照射上述混合溶液進行激光處理，通過激光液相熔蝕作用使貴金屬粉末在混合溶液中發生預合金化；

S2、將母體材料粉末加入到預合金化后的混合溶液中，混勻后再次用脈沖激光照射上述混合溶液進行激光處理，通過激光液相熔蝕作用形成微納球形結構后制備得到磷硫系合金態微納顆粒，所述母體材料為銅銦磷硫、銀銦磷硫、銅釩磷硫和銀釩磷硫中的任一種或多種。

優選地，所述貴金屬為鈀與鉑、釕、銥中任意一種的混合。更優選地，鈀與另一種貴金屬的質量比為9:1。

優選地，所述母體材料為銅銦磷硫(CuInP₂S₆)、銀銦磷硫(AgInP₂S₆)、銅釩磷硫(CuVP₂S₆)和銀釩磷硫(AgVP₂S₆)中的任一種或多種的組合。