[发明专利]一种La/La2

说明书

本发明公开了一种La/La₂O₂S@rGO莫特‑肖特基异质结材料及其制备方法与应用；制备：S1、将镧源、硫源、柠檬酸钾和氧化石墨烯超声分散均匀，获得分散液A；S2、将分散液A加热反应，获得前驱体；S3、将前驱体洗涤，烘干；S4、将步骤S3烘干后的前驱体在保护气氛下进行高温煅烧，获得La/La₂O₂S@rGO莫特‑肖特基异质结材料。La/La₂O₂S@rGO莫特‑肖特基异质结材料的应用，其特征在于，将上述的制备方法制得的La/La₂O₂S@rGO莫特‑肖特基异质结材料用于制作电催化材料，所述的电催化材料用于氧还原反应和析氧反应，推动其在锌‑空电池中的应用。本发明的制备方法具有操作简单、成本低廉和易于调控等优点，将其制成电催化材料，应用于ORR和OER反应，能够取代传统价格昂贵的贵金属化合物电催化剂。

技术领域

本发明涉及莫特-肖特基异质结材料制备领域，具体涉及一种La/La₂O₂S@rGO莫特-肖特基异质结材料及其制备方法与应用。

背景技术

锌-空电池是一种新型能用储存和转化装置，它的能量密度高，以水为电解液，环保性好，安全性高，有望取代传统锂电池。锌空电池是以锌片为负极，空气为正极，在电催化剂的作用下进行反应；其中放电时发生氧还原反应(ORR)，充电时发生析氧反应(OER)，同时拥有ORR和OER功能的电催化剂叫做双功能电催化剂。目前的商用双功能电催化剂为贵金属化合物，其价格昂贵，稳定性差。

莫特-肖特基异质结是由金属和半导体组成的界面区域，由于金属和半导体的功函数和费米能级不同，因此电子将自发地从功函数低的转移至功函数高的，电子在界面处的有序转移，有利于提高电催化性能。以稀土金属镧及其氧硫化物半导体构建异质结，利用镧系金属活泼的4f电子结构，可与s,p,d轨道对称匹配发生杂化，产生多样的电子能级。4f轨道经过杂化后与半导体的导带间产生强烈的相互作用，使电子发生转移并重新分布。由于金属镧4f轨道的活跃性，其功函数和费米能级较低，容易与其氧硫化物组成莫特-肖特基异质结，电子也易于离开金属。

发明内容

本发明的目的在于针对现有双功能电催化剂存在价格昂贵、稳定性差的问题，而提出一种低成本的La/La₂O₂S@rGO莫特-肖特基异质结材料(电催化材料)的制备方法，该材料具有优异的电催化性能。

本发明采用的技术方案如下：

一种La/La₂O₂S@rGO莫特-肖特基异质结材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1、将镧源、硫源、柠檬酸钾和氧化石墨烯超声分散均匀，获得分散液A；

S2、将所述分散液A加热反应，获得前驱体；

S3、将所述前驱体洗涤，烘干；

S4、将步骤S3烘干后的所述前驱体在保护气氛下进行高温煅烧，获得La/La₂O₂S@rGO莫特-肖特基异质结材料。

进一步的，一种La/La₂O₂S@rGO莫特-肖特基异质结材料的制备方法：步骤S1、将镧源、硫源、柠檬酸钾和氧化石墨烯加入去离子水中超声并搅拌均匀，获得分散液A；其中：所述镧源、所述硫源、所述柠檬酸钾和所述氧化石墨烯之间的摩尔比为1：(1-3)：(1-2)：10；所述搅拌的速率为1500-2000rpm，搅拌时间20-40分钟。

进一步的，一种La/La₂O₂S@rGO莫特-肖特基异质结材料的制备方法：步骤S1中所述的镧源为硝酸镧；所述的硫源为L-半胱氨酸。