[发明专利]一种三维泡沫状银铜双金属硫化物自支撑薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种三维泡沫状银铜双金属硫化物自支撑薄膜的制备方法，包括以下步骤：称取一定量的硫源、银盐、铜盐和表面活性剂置于溶剂中，充分搅拌、超声；随后利用水热法或者溶剂热法合成三维泡沫状银铜双金属硫化物自支撑薄膜。本发明还公开了一种三维泡沫状银铜双金属硫化物自支撑薄膜。本发明提供的一种三维泡沫状银铜双金属硫化物自支撑薄膜的制备方法，利用低价的原材料、简单的一步水热法或者溶剂热法制备出三维泡沫状银铜双金属硫化物自支撑薄膜，可直接电催化反应中，避免了粘结剂的使用。并且，相较于传统的贵金属电催化剂，本发明得到的无基底的银铜双金属硫化物薄膜状催化剂价格低廉。

技术领域

本发明涉及材料、能源领域，具体涉及一种三维泡沫状银铜双金属硫化物自支撑薄膜及其制备方法。

背景技术

随着化石能源的逐渐枯竭与环境污染问题的日益突出，对新的能量来源的需求日渐增长。氢作为一种清洁的能源载体备受关注，然而氢气的储存和运输问题制约了氢能的大规模开发利用。氨是一种理想的氢载体，其含氢质量分数高达17.65％(高于水的11.1％)，能量密度高达3000Wh kg^-1，由氨分解所得的氢气中不含有导致燃料电池电极催化剂中毒的碳氧化物。氨气在常温加压条件下便可转化为液态，相比于氢气更易于储存和运输，且氨的合成、运输技术及其基础设施也更为成熟。

中国专利CN111039361A公开了一种能去除氨态氮和氨态氮的氧化副产物的电化学水处理装置，提及了电化学氨氧化技术在污水处理中的应用，它能够有效地分解水中所包含的氨态氮。该专利提及的电化学氨氧化技术可作为氨制氢气或者直接氨燃料电池的可行技术。在整个氨的综合利用系统中，电化学氨氧化反应是其重要的组成部分，然而，由于该反应涉及到六个电子转移，动力学反应速率慢是氨的电化学氧化反应面临的主要挑战。

中国专利CN102356043B公开了一种用于从氨有效产生氢气的氢气发生方法，并设计了用于从氨产生氢气的氢气发生装置，该装置包含具有氧化氨的氨氧化催化剂的氨氧化部位和具有分解氨以产生氮气和氢气的氨分解催化剂的氨分解部位。为了控制成本，提高催化剂的利用效能，氧化催化剂既包含贵金属催化剂又包含贱金属催化剂，且氧化部位上游部分中的贵金属催化剂装载浓度高于氧化部位下游部分中的贵金属催化剂装载浓度，和/或分解催化剂既包含贵金属催化剂又包含贱金属催化剂，且分解部位下游部分中的贵金属催化剂装载浓度高于分解部位上游部分中的贵金属催化剂装载浓度。然而，上述专利中涉及的贵金属铂(Pt)价格较高，阻止了该技术的大规模应用。

综上所述，低价、高效且稳定的非贵金属电化学氨氧化反应催化剂亟待开发。

发明内容

本发明的目的旨在针对现有技术的不足，提供一种三维泡沫状银铜双金属硫化物自支撑薄膜及其制备方法。本发明提供的一种三维泡沫状银铜双金属硫化物自支撑薄膜的制备方法，简单、高效、低成本、易于工业化；本发明提供的一种三维泡沫状银铜双金属硫化物自支撑薄膜，在电催化氨氧化反应中均表现出了优异的催化反应活性，是一种优秀的无基底的自支撑三维多孔的膜材料，并且在催化电解水、二氧化碳还原以及氧还原反应等多电子反应中也具有广阔的应用前景。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种三维泡沫状银铜双金属硫化物自支撑薄膜的制备方法，在无基底的情况下实现了三维的泡沫结构以及独特的晶体结构，包括以下步骤：称取一定量的硫源、银盐、铜盐和表面活性剂置于溶剂中，充分搅拌、超声；随后利用水热法或者溶剂热法合成三维泡沫状银铜双金属硫化物自支撑薄膜。

本发明利用硫源、银盐、铜盐、表面活性剂作以及溶剂为原料，利用水热法或者溶剂热法合成三维泡沫状银铜双金属硫化物自支撑薄膜，所制备得到的膜材料具有一定的柔性和开放的孔结构，银与铜位点之间的协同作用有利于电化学催化氨气分解，并且在电解水、二氧化碳还原以及氧还原反应中也具有广阔的应用前景。

如上所述的三维泡沫状银铜双金属硫化物自支撑薄膜的制备方法，所述硫源选自硫脲、硫代乙酰胺或者硫粉中的任意一种。