[发明专利]碳包覆的杂原子掺杂铜基复合析氢催化剂的制备方法

权利要求书

1.一种碳包覆的杂原子掺杂铜基复合析氢催化剂的制备方法，其特征在于，包含以下操作步骤：

(1)配制溶液Ⅰ，将铜基底材料放入配制所得溶液Ⅰ中进行刻蚀，刻蚀后所得铜基底材料即为前驱体，然后将前驱体进行杂化，再放入含碳有机溶剂中浸渍；所述的杂化为将含杂原子的物质与前驱体反应，所述的反应方式为液固反应、高温烧结或水热反应中的至少一种；

(2)通入气体，进行高温煅烧，即得杂原子掺杂铜基复合析氢催化剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的铜基底材料为铜箔、铜片、泡沫铜、铜粉、自支撑三维多孔铜膜或冲孔铜箔中的一种；所述的含杂原子的物质为含硫元素的物质、含磷元素的物质、含硼元素的物质、含硒元素的物质、含氮元素的物质中的一种或两种，混合比例任意。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的溶液Ⅰ为强碱、氨水或氧化剂中的一种或两种混合，然后溶于水中，配制得到溶液Ⅰ，强碱、氨水或氧化剂混合比例任意；其中，所述的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钡中的一种；所述的氧化剂为过硫酸铵、过氧化氢、过氧乙酸、重铬酸钠、重铬酸钾、铬酸、硝酸、高锰酸钾、次氯酸钠、过碳酸钠、过硼酸钠或过硼酸钾中的一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的刻蚀为将铜基底材料放入溶液Ⅰ中在10～40摄氏度下进行刻蚀10～60分钟，得到前驱体。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的含硫元素的物质为硫粉、硫化钠、无水硫化钾、硫化锂、硫脲、硫代乙酰胺、硫代丙酰胺、硫代磷酸钠或硫代乙醇酸铵中的一种；所述的含磷元素的物质为红磷粉、次亚磷酸钠、次磷酸钾、次磷酸钙、次磷酸铵、磷酸、磷酸锌、次磷酸、磷酸铁、磷化铁、磷酸二氢钾或磷酸二氢钠中的一种；所述含硼元素的物质为硼酸、偏硼酸、磷酸硼、硼酸锌、硼氢化钠、硼氢化钾、氮化硼、碳化硼、硼酸钠、硼酸三甲酯或硼酸三异丙酯中的一种；所述含硒元素的物质为硒粉、亚硒酸钠、二氧化硒、二硫化硒、四氯化硒、硒酸溶液、四氯化硒、硒化钠、硒化锌、二甲基硒醚、二苯基二硒、硒化三苯膦、硒基氰酸钾、苯基氯化硒或二乙基二硒醚中的一种；所述的含氮元素的物质为吡啶、吡咯、尿素、苯胺、2-羟基吡啶、2-氨基吡啶、2-甲基吡啶、2-6-2氨基吡啶、3-氨基吡啶、4-甲基吡啶、五氯吡啶、3-氯吡啶、3-氟吡啶、3-溴吡啶、2，3-二氨基吡啶、2-氨基-3-氯吡啶、2-吡咯烷酮、2-吡咯羧酸、3-乙酰基2,4-二甲基吡咯、羟乙基吡咯烷酮、2-乙酰基吡咯、1-甲基吡咯、四氢吡咯、吡咯-2-羧酸乙酯、2,4-二甲基吡咯、4-乙酰吡啶、2-乙酰吡咯、N-甲基吡咯、N-甲基苯胺、N,N-二甲基苯胺、N-乙基苯胺、N,N-二乙基苯胺、二苯胺、盐酸苯胺、二氧二甲基嘌呤或苯丙氨酸中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述液固反应为将含杂原子的物质溶于水溶液中，得到含杂原子的水溶液，溶液浓度为1.0～5.0摩尔/升，将前驱体浸入含有杂原子的水溶液中在室温下进行杂化反应1～4小时，然后取出杂化后所得物质，清洗，然后在40～80摄氏度真空下干燥8～12小时得到杂化物。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述高温烧结为将前驱体和含杂原子的物质分别放入反应容器中，前驱体与含杂原子的物质质量比为1:5～10，其中一只装有含杂原子物质放在反应容器的上游，在惰性气氛中，300℃～450℃下加热2～3小时，自然冷却到室温。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述水热反应为将含杂原子的物质溶于水溶液中，得到均匀的含杂原子的水溶液，溶液浓度为1.0～5.0摩尔/升，将前驱体置于含杂原子的水溶液中搅拌30～40分钟，将得到的混合物在100～250摄氏度下保温8～10小时，冷却至室温后，取出所得的杂化物，清洗，在40～80摄氏度真空下干燥8～12小时。