[发明专利]一种超薄的RhPdH纳米片材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种超薄的RhPdH纳米片的制备及其在电催化析氢方面的应用。RhPdH纳米片的尺寸范围为200～325nm，其厚度范围为1.5～2nm。该材料通过一步溶剂热法成功制备，Rh(acac)₃和Pd(acac)₂为前驱体盐，甲醛为溶剂，聚乙烯吡咯烷酮为表面覆盖剂，并在此基础上引入CO气体，得到了纯净的超薄RhPdH纳米片结构。并对其进行了电催化析氢性能的研究，RhPdH纳米片表现出优良的电催化析氢性能，同时表现了超高的电催化析氢稳定性。

技术领域

本发明属于清洁可持续新型能源制备应用领域，特别涉及一种超薄的RhPdH纳米片材料及其制备方法与应用。

背景技术

贵金属不同晶面对于催化活性的影响巨大，使高催化活性的晶面裸露在外成为研究的热点，于是贵金属的形貌调控应运而生。比如，当裸露晶面是(111)面时，往往呈现四面体或八面体的形貌，当(100)晶面裸露在外时呈现的是立方体的形貌。正是由于不同的裸露晶面构筑了贵金属纳米材料千姿百态的形貌。

经过几十年的发展与进步，在贵金属以及非贵金属的形貌调控方面取得了巨大的突破，一维的纳米棒，纳米线，二维的纳米片，纳米盘，三维的纳米立方体、四面体、截角八面体等形貌被成功地制备出来，使得这个大家族逐渐丰富。

二维材料由于具有高的电子迁移率、量子霍尔效应、优良的热导率以及超导性能，成为形貌调控的重点，受到研究者的广泛关注。人们又将二维材料分为层状二维材料和非层状二维材料，层状二维材料包括石墨烯、六方氮化硼、黑磷、MOFs、COFs、MXenes、MoS₂等，它们具有强的层内化学键和弱的层间范德华键，具有轻微的晶格扭曲，而非层状二维材料主要包括金属及其合金，它们在三个维度方向上都具有强的化学键，并且有明显的晶格扭曲，表面原子处于低配位状态且拥有丰富的表面悬键，这赋予它优异的催化性能。

非层状二维材料的目前为止合成出的种类不多，主要集中在金属及其合金。单金属纳米片Pd、Rh、Ru、Au、Ir，双金属合金纳米片PtCu、PdCu、RhW，多金属纳米片PtAgCo、PdPtAg、PdCuBiMn等都有所报道。

PdH由于具有表面自清洁的特点，且H原子嵌入Pd的晶格使其催化活性大幅度提高，引起了研究人员的广泛关注。由于H原子进入Pd的晶格造成其对CO气体分子的吸附能力下降，使得对形貌的调控能力大大降低，很难形成纳米片的结构，文献中所涉及的形貌都是纳米粒子。所以要想进一步提高该体系的催化活性，必须使其表面积进一步增大，暴露更多的活性位点。由于二维片层材料本身特有的比表面积大的特点，是我们研究努力的方向。

本发明通过合理的设计，突破了现有技术的难题，通过引入Rh元素，形成氢化金属合金纳米片结构。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种超薄的RhPdH纳米片材料合成方法及其制备方法与应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种超薄的RhPdH纳米片电催化析氢材料，Rh、Pd、H三元素组成面心立方的合金结构，纳米片尺寸范围为200～325nm，厚度范围为1.5～2nm。

一种上述超薄的RhPdH纳米片电催化析氢材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取前驱体盐Rh(acac)₃和Pd(acac)₂各6～10mg溶解在5～10mL的甲醛溶剂中，同时加入聚乙烯吡咯烷酮110～130mg，置于室温搅拌均匀，待前驱体盐完全溶解，形成均匀的浅黄色溶液。

(2)将上述溶液转移至水热釜中，通入一定量的CO气体，使溶液中CO气体饱和，将水热釜密封，置于马弗炉中在160℃反应6～8h。

(3)待上述混合溶液冷却到室温，用丙酮和乙醇的混合溶液进行离心、洗涤，得到超薄的RhPdH纳米片电催化析氢材料。