[发明专利]一种磷化WS2

说明书

本发明公开了一种磷化WS₂纳米球催化剂的制备方法，包括：S101将六羰基钨和硫粉在惰性气体保护下溶解于有机溶剂中，并于室温下混合均匀，得到褐色混合液；将所述褐色混合液于高压反应釜中于100℃‑250℃充分反应，所述褐色混合液充分反应10‑24h；S102将反应后的高压反应釜冷却至室温后，将所述混合物离心得黑色沉淀物，纯化处理；S103将纯化后黑色沉淀物于通有惰性气体的管式炉中200℃‑300℃下与次磷酸钠反应2‑3h，即得。本发明提供了由所述方法制备得到的WS₂|P纳米球催化剂及其应用。本发明的WS₂|P纳米球催化剂的制备方法简单，获得了尺寸均匀、比表面积高的纳米片团簇型纳米颗粒。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种磷化WS₂纳米球催化剂制备方法及其应用。

背景技术

传统化石燃料的大量燃烧使环境污染更加严重，使得人们寻找其他可再生能源。氢能源具有高能量密度，燃烧后产生的唯一产物是水，成为最有希望的候选能量载体。电化学水分解法提供了一种产生氢气的可行途径，包括两个半反应，阴极上有氢气发生反应(HER)，阳极上有氧气发生反应(OER)。但是，在电化学水分解过程中释放氢的实际效率受到氢释放反应动力学(HER， 2H⁺+2e^-→H₂)的严格限制。因此，降低能垒和提高能量转化效率迫切需要高性能HER催化剂。迄今为止，Pt基金属材料被认为是当前最先进的HER电催化剂，但是，由于Pt基金属材料的巨大成本和低丰度，限制了其大规模应用，无法满足产业需求。因此，设计和开发具有高丰度、低成本和高耐用性以增强催化性能的HER电催化剂至关重要。

近年来，通过对电催化剂材料的不断研究，基于MoS₂、WS₂、TiS₂和FeS 的层状过渡金属基二卤化金属(LTMDs)已成为贵金属催化剂(如铂(Pt)和金(Au))的替代品。以MoS₂纳米片为代表的LTMD已经开发并取得了显著进步。尽管对WS₂的研究不如MoS₂广泛，但是WS₂和MoS₂都具有特殊的片状结构，有助于电子转移，可以为HER过程提供更多的活性位点。将WS₂磷化能够增加活性表面积，改善电子传导性，并且改善WS₂由于暴露的边缘位置较少和电子/离子传导性较弱而引起的催化活性的降低。通过成分控制，磷化的WS₂材料表现出优异的水分解催化性能。

近年来，随着科技的发展，磷硫化催化剂在离子电池和光电催化分解水等领域的应用越来越广泛，现有技术中公开了WP₂纳米球作为锂硫离子电池的阳极材料时可显著提高电池的循环寿命和充放电速率，也公开了WS₂作为分层电极生长在纳米管上可显著增强析氢反应(HER)的催化性能。通过两种物质组成相混合物的相关应用性试验也相继出现，有报道声称相混合物在酸性条件下可以有效地加速析氢反应的进行，表明可通过扩展生产低成本和高效的电化学析氢催化剂。上述现有技术表明磷化的WS₂纳米球在能量储存和能量转运等方面有着良好的前景。

通过上述分析，现有技术中尽管已有诸多WS₂的研究，但是还没有关于磷化的WS₂的电化学研究，也没有对于WS₂|P电化学性能优劣的相关披露。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种磷化WS₂纳米球催化剂的制备方法及其应用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种磷化WS₂纳米球催化剂的制备方法，包括：