[发明专利]一种磷掺杂硫化钨@氧化钨多孔核壳纳米线柔性阵列电极及其制备方法

权利要求书

1.一种磷掺杂硫化钨@氧化钨多孔核壳纳米线柔性阵列电极的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、碳布预处理：将碳布用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗1～2次，待用；

步骤2、制备具有氧化钨接种层的碳布：按照一定料液比将钨酸钠、过氧化氢水溶液溶于去离子水中，调整溶液的pH为1～1.2，将步骤1处理好的碳布在溶液中进行电沉积氧化钨，然后高温处理后，清洗，烘干后得到具有氧化钨接种层的碳布；

步骤2中所述的钨酸钠为二水合钨酸钠，所述的过氧化氢水溶液的浓度为30wt％，所述的钨酸钠、过氧化氢水溶液和去离子水的料液比为0.8～1.0g：0.7～1mL：180～220mL，用高氯酸调整溶液的pH为1.2，电沉积氧化钨采用三电极恒压沉积的方法，以步骤1处理好的碳布作为工作电极、铂片作为对电极、银/氯化银作为参比电极，电压设置为-0.7V，沉积时间为400秒，电沉积后高温处理温度为400～450℃，处理时间60～90min；

步骤3、配置氧化钨纳米线水热反应溶液：按照一定料液比将钨酸钠、乙酸溶于去离子水中，完全溶解后的溶液再加入一定体积的浓硝酸，继续搅拌至溶液澄清，然后加入一定质量的硫酸铵，搅拌均匀后，得到氧化钨纳米线水热反应溶液，待用；

步骤3中钨酸钠为二水合钨酸钠，所述的乙酸浓度为36～38wt％，所述的钨酸钠、草酸和去离子水的料液比为4～5g：3～4g：200～280mL，所述的溶液与所述的浓硝酸的体积比为1000：1～3，所述的溶液与所述的硫酸铵的质量比为50～60：2～5；

步骤4、制备氧化钨纳米线阵列：将步骤3得到的氧化钨纳米线水热反应溶液加入高压反应釜中，将具有氧化钨接种层的碳布置于高压反应釜中进行水热反应，反应结束后取出，用去离子水清洗，在马弗炉中烘干，然后在空气中高温退火，得到氧化钨纳米线阵列；

步骤4中在空气中高温退火温度500℃，退火时间8～10min；

步骤4中水热反应温度180℃，反应时间16h；

步骤5、制备磷掺杂硫化钨@氧化钨多孔核壳纳米线柔性阵列电极：按照一定质量比将次亚磷酸钠和硫粉混合均匀后，置于双温区管式炉的上游，将步骤4制备的氧化钨纳米线阵列置于双温区管式炉的下游，在氩气的保护，控制管式炉的上游温度为280～300℃，管式炉的下游温度为750～850℃，恒温反应一定时间后，冷却至室温，得到磷掺杂硫化钨@氧化钨多孔核壳纳米线柔性阵列电极；

步骤5中次亚磷酸钠和硫粉的质量比为1～3：1～2。

2.根据权利要求1所述的一种磷掺杂硫化钨@氧化钨多孔核壳纳米线柔性阵列电极的制备方法，其特征在于：步骤1中每次超声清洗10min。

3.根据权利要求1所述的一种磷掺杂硫化钨@氧化钨多孔核壳纳米线柔性阵列电极的制备方法，其特征在于：步骤2中所述的钨酸钠、过氧化氢水溶液和去离子水的料液比为0.825g：0.776mL：200mL，电沉积后高温处理温度为400℃，处理时间60min。

4.根据权利要求1所述的一种磷掺杂硫化钨@氧化钨多孔核壳纳米线柔性阵列电极的制备方法，其特征在于：步骤3中钨酸钠为二水合钨酸钠，所述的乙酸浓度为36～38wt％，所述的钨酸钠、草酸和去离子水的料液比为4.11g：3.15mL：250mL，所述的溶液与所述的浓硝酸的体积比为1000：1.3，所述的溶液与所述的硫酸铵的质量比为50：2。

5.根据权利要求1所述的一种磷掺杂硫化钨@氧化钨多孔核壳纳米线柔性阵列电极的制备方法，其特征在于：步骤5中80～90min控制管式炉的上游温度达到280℃，管式炉的下游温度达到800℃，恒温反应60～70min后，在氩气体的气氛中冷却至室温，得到磷掺杂硫化钨@氧化钨多孔核壳纳米线柔性阵列电极。

6.一种权利要求1-5之一所述的制备方法制备的一种磷掺杂硫化钨@氧化钨多孔核壳纳米线柔性阵列电极，其特征在于：电流密度为10mA·cm^-2时的过电位为89mV。