[发明专利]钯磷硫二维多晶材料的制备及其在电化学领域中的应用

说明书

本发明属于电化学技术领域，具体涉及钯磷硫二维多晶材料的制备及其在电化学领域中的应用，为开发一种性能优异的钯系催化剂材料，本发明以钯磷硫三种元素为材料，采用激光液相熔蚀技术进行激光处理，制备得到钯磷硫二维多晶材料。所制备得到的钯磷硫二维多晶材料属于一种双性催化剂，在碱性酸性条件下均具有较好的过电位，具有可以和铂基催化剂相媲美的光电催化性能，可应用在电化学领域中。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及钯磷硫二维多晶材料的制备及其在电化学领域中的应用。

背景技术

在电催化领域中，目前最好的催化材料是铂或铂基材料，铂或铂基催化材料可以大大减小催化反应的过电势，增大电解水制氢的能量转换效率。但铂基材料长期以来受限于价格昂贵，储量低等问题，现在的研究人员大多通过增大铂基材料的比表面积，或将贵金属与其他金属进行合金化，来增加其催化位点的活性，从而降低对铂基贵金属的使用量。

此外，研究人员也致力于寻找性能优异的非铂基催化剂。作为铂的廉价替代品，钯系材料是目前催化研究领域的一个非常重要的方向，在火山图中钯金属的位置非常接近铂金属的位置，理论上具有非常好的催化性能。因此，开发一种性能优异的钯系催化剂材料具有可行性和必要性。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种钯磷硫二维多晶材料的制备方法，所制备得到的钯磷硫二维多晶材料是一种双性催化剂，在碱性酸性条件下均具有较好的光电催化性能，可应用在电化学领域中。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种钯磷硫二维多晶材料的制备方法，其特征在于，以钯磷硫三种元素为材料，采用激光液相熔蚀技术进行激光处理，制备得到钯磷硫二维多晶材料。

原始的钯磷硫单晶粉末几乎没有电催化性能，原因在于其导电性差，活性位点少。本发明通过激光液相融蚀的方式制备，将钯磷硫材料中较弱的化学键打断，打掉其中的P元素，从而增强了钯磷硫材料的导电性，大大增加了活性位点的数量，使其催化性能有了非常大的提升；而且激光液相熔蚀技术这种方式会使得催化剂的性能得以提升且可反复利用，最大化的发挥催化材料的效能，实现环境友好的催化反应行为。

本发明制备所得的钯磷硫二维多晶材料是一种双性催化剂，在碱性酸性条件下的电化学性能都非常好，已经非常接近于铂的性能，塔菲尔斜率已经超越铂。

作为本发明的一个优选实施例，上述钯磷硫二维多晶材料的制备具体包括以下步骤：

S1、将钯磷硫粉末分散在异丙醇和水的混合溶液中，超声分散处理一定时间；

S2、用脉冲激光照射上述经超声分散处理后的混合溶液进行激光处理，制备得到钯磷硫二维多晶材料。

优选地，在钯磷硫粉末中，钯粉末、磷粉末和硫粉末的用量比为：(0.185-0.197):(0.0567-0.0592):(0.0549-0.0557)。进一步地，所述钯粉末、磷粉末和硫粉末的用量比0.197:0.0567:0.0549或0.185：0.0592：0.0557。

优选地，钯磷硫粉末在混合溶液中的浓度为(0.1-0.3)mg/mL。进一步地，钯磷硫粉末在混合溶液中的浓度为0.2mg/mL。

优选地，异丙醇和水的体积比为(2-4):1。进一步的，异丙醇和水的体积比为3:1。

优选地，超声分散的频率为(45-65)kHz,功率为(40-60)W，分散处理的时间不低于10min。进一步的，超声分散的频率为53kHz,功率为50W，分散处理的时间为10min。

优选地，脉冲激光的能量为500-600mJ，频率为5-15Hz，脉冲激光作用的时间为6-12h。进一步的，脉冲激光的能量为570mJ，频率为10Hz，脉冲激光作用的时间为9h。