[发明专利]一种硫掺杂磷化物多形体异质结全分解水电催化剂及制备方法

权利要求书

1.一种硫掺杂磷化物多形体异质结全分解水电催化剂，其特征在于：所述催化剂为硫掺杂多形体磷化物的异质结构，所述催化剂的化学式为S-M_xP_y/M_aP_b，其中，S代表硫元素，M代表Fe,Co,Ni,Mo,Mn,Cu中的任意一种，P代表磷元素；x、y、a、b的取值范围为：1≤x≤12,1≤y≤5,1≤a≤12,1≤b≤5；所述催化剂中S的含量为0.2at.％10at.％；所述催化剂的形貌为二维纳米片。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述x、y、a、b的取值范围为：1≤x≤4,1≤y≤4,1≤a≤2,1≤b≤4；所述催化剂中S的含量为1at.％4at.％；异质结构中M_xP_y与M_aP_b的比例为1:10～10:1；所述M为Co；所述纳米片的厚度为1-10nm，纳米片大小为50-5000nm。

3.根据权利要求2所述的催化剂，其特征在于：异质结构中M_xP_y与M_aP_b的比例为1:4～4:1；所述纳米片厚度为1-10nm，纳米片大小为200-2000nm。

4.一种权利要求1～3任一所述的催化剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂通过溶剂热-磷化-硫掺杂的方法制备并组装在导电载体上，具体包括如下步骤：

(1)以M的金属盐为前驱体，在P123、乙醇、水、六亚甲基四胺和乙二醇的混合溶液中溶剂热合成二维MO_x纳米片；

(2)以步骤(1)合成的MO_x纳米片为前驱体，与磷源混合后，利用原位磷化的方法将MO_x拓扑转变为磷化物异质结纳米片；

(3)以步骤(2)合成的磷化物异质结纳米片为前驱体，加入硫源，导电载体，通过溶剂热的方法合成负载型磷化物异质结催化剂。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，溶剂热合成反应在水热釜中进行，水热温度为100-250℃，水热反应时间为0.5-24h；所述M的金属盐为M的醋酸盐、硝酸盐、氯化物、乙酰丙酮化合物中的一种；所述P123、乙醇、水、乙二醇、金属盐和六亚甲基四胺质量比为1:10:1:10:0.01:0.01～1:100:10:100:10:10；

步骤(1)中原料的混合方式为：将P123加入到乙醇中，然后加入水，搅拌均匀，得到溶液1；然后M的将金属盐前驱体加入溶液1中，搅拌均匀，再加入六亚甲基四胺，随后加入乙二醇，搅拌均匀，得到所述混合溶液。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水热温度为100-190℃，水热反应时间为1-10h；所述M的金属盐为醋酸盐；所述P123、乙醇、水、乙二醇、金属盐和六亚甲基四胺质量比为1:10:1:20:0.3:0.02至1:50:10:40:3:0.2。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述磷源为次亚磷酸钠，原位磷化是在管式炉中进行，管式炉内气压为0.1-1MPa,管式炉的气氛为N₂，气体流量为10-200sccm，管式炉的温度为200–900℃；步骤(3)中，所述硫源为硫代乙酰胺、硫脲或硫醇；所述溶剂热合成的溶剂为C1-C5的醇；所述溶剂和硫源的质量比为100:1至1000:1；溶剂热合成的温度为80-200℃，时间为0.5～48h；所述导电载体为泡沫镍、镍网、雷尼镍、泡沫铜，泡沫铁、泡沫钴、碳布、碳纸中的一种。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，管式炉内气压为0.2–0.5MPa,气体流量为10-100sccm，管式炉的温度为100-500℃；步骤(3)中，所述硫源为硫代乙酰胺，所述溶剂热合成的溶剂为乙醇；所述溶剂和硫源的质量比为200:1至500:1；溶剂热合成的温度为100-190℃，时间为1-10h；所述导电载体为镍网。