[发明专利]一种单层MoS2

说明书

本发明公开了一种单层MoS₂边缘位点负载Pt单原子催化剂及其制备方法和应用，该催化材料载体为锂插层剥离的单层MoS₂，且Pt单原子选择性负载在MoS₂边缘缺陷位。本发明公开了一种制备工艺简单，合成条件温和的新型单原子催化剂的合成策略，适合大规模生产应用，此外，在旋转环盘电极电化学测试中表明，本发明所得单层MoS₂边缘位点负载Pt单原子催化剂可应用于双电子氧还原至双氧水反应。

技术领域

本发明涉及单原子负载催化技术领域，涉及一种单层MoS₂边缘位点负载Pt单原子催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

双氧水(H₂O₂)作为一种环境友好型的高效氧化剂，具有包括纸浆、纸张的漂白，化学品合成以及废水处理等多种工业应用。然而，如今的商业双氧水生产是通过高能耗、高污染的间接蒽醌工艺完成的。为了迎合我国“碳中和”的目标，利用可再生电力通过双电子氧还原路径实现电化学双氧水合成被认为是一种有潜力的可选择的双氧水绿色合成方案。

近年来，各种具有独特结构和电子特性的新型二维材料，如石墨烯、六方氮化硼、层状氧化物和其他二维层状过渡金属二硫化物在多相催化中引起了极大的研究兴趣。并且，研究普遍认为，层状过渡金属二硫化物，包括MoS₂和WS₂，可以通过插层(利用Li)在溶液中化学剥离成单层二维材料。由于轨道相互作用的改变调整了其能带结构，从而使其拥有一系列特殊的光学以及电磁特性。此外，化学剥离的单层MoS₂分子层在其表面边缘含有大量的硫空位，这是由于Li向该层的电荷转移，从而发生了S^2-浸出。这些硫空位构成了具有高表面自由能的原子级界面，小分子可以以高亲和力附着在上面，从而可以作为金属原子或团簇的锚定位点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种单层MoS₂边缘位点负载Pt单原子催化剂及其制备方法和应用，其合成条件温和，程序简单，可用于大规模生产，并实现了在氧气电化学还原为双氧水中的应用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种单层MoS₂边缘位点负载Pt单原子催化剂，包括单层MoS₂以及选择性负载在MoS₂边缘位点的Pt原子。

作为优选的技术方案，Pt原子与单层MoS₂的质量比为0.3～5：95～105。

作为优选的技术方案，负载单原子包含但不局限于Pt、Pd、Au、Ag、Ir、Rh。

一种单层MoS₂边缘位点负载Pt单原子催化剂的制备方法，其步骤如下：将剥离后的单层MoS₂均匀分散在去离子水中，得到混合液A；向混合液A中滴加稀盐酸调节PH至2～3，得到混合液B；将氯铂酸溶液缓慢滴加至混合液B中，充分搅拌反应，得到混合液C；对混合液C进行抽滤水洗并真空干燥12h，即得所述单层MoS₂边缘位点负载Pt单原子催化剂。

作为优选的技术方案，单层MoS₂与去离子水的质量体积比为：500～600(mg)：50～80(ml)。氯铂酸溶液的Pt原子浓度为0.5～5mg/ml，加入体积为：3～5ml。

作为优选的技术方案，氯铂酸溶液的滴加速率为20～25ml/h，搅拌反应时间为3～5h，磁力搅拌仪转速为800～1200转/min。