[发明专利]一种晶圆级贵金属单原子层催化剂及其制备和应用

权利要求书

1.一种晶圆级贵金属单原子层催化剂，其特征在于：该催化剂的化学式为MY_x，x=1.1~1.4；其中：M为贵金属铂；Y为硫族元素硒；催化剂为单原子非晶结构。

2.如权利要求1所述的一种晶圆级贵金属单原子层催化剂，其特征在于：该催化剂的厚度为1~5 nm，直径为2 英寸。

3.如权利要求1或2所述的一种晶圆级贵金属单原子层催化剂的制备方法，包括以下步骤：

⑴在生长基底上，将贵金属采用薄膜沉积技术进行沉积，形成厚度为0.5~3.0 nm的贵金属层；所述生长基底是指SiO₂/Si、云母片、蓝宝石基底中的任意一种；所述薄膜沉积技术是指电子束蒸发法或溅射法；

⑵将硫族单质源置于氧化铝舟中，并与沉积所述贵金属的所述生长基底沿着气流的方向依次放置于管式容器中，通入载气，先于真空度为10~100 kPa、温度为100~200 ℃的条件下保温1~2 h，再于550~800 ℃发生化学气相沉积反应，0.5~1.5 h后经退火即得沉积样品；所述载气是指氩气或氢气；

⑶所述沉积样品暴露于等离子体气氛中，在0 ~ -30 ℃、10^-3 torr条件下经反应离子刻蚀即得晶圆级贵金属单原子层催化剂；所述等离子体气氛是指氩等离子体气氛或氩氢等离子体气氛。

4.如权利要求3所述的一种晶圆级贵金属单原子层催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤⑴中生长基底的尺寸为2英寸。

5.如权利要求3所述的一种晶圆级贵金属单原子层催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤⑴中薄膜沉积技术的沉积速率为0.1 Å/s。

6.如权利要求3所述的一种晶圆级贵金属单原子层催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤⑵中管式容器是指中心具有加热装置的管式炉。

7.如权利要求3所述的一种晶圆级贵金属单原子层催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤⑵中载气是指流量为20~50 sccm的氩气或流量为5~10 sccm的氢气。

8.如权利要求3所述的一种晶圆级贵金属单原子层催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤⑶中反应离子刻蚀的条件是指功率为3~5 W，时间为50~120 s。

9.如权利要求1或2所述的一种晶圆级贵金属单原子层催化剂的应用，其特征在于：该晶圆级贵金属单原子层催化剂在电化学水裂解产氢中作为阴极。