[发明专利]一种缺陷态硒化铂材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种缺陷态硒化铂材料及其制备方法和应用，涉及催化剂制备技术领域。本发明通过硒化处理，对铂进行改性，得到PtSe₂材料；通过等离子体刻蚀处理在PtSe₂材料中引入缺陷结构，得到缺陷态硒化铂材料。在本发明中，硒空位一旦由等离子体刻蚀在PtSe₂中引入是相当稳定的，不存在扩散，因此可以被稳定利用；每一个硒空位都能捕获电荷形成局域电荷中心，有利于提高催化作用；硒的单原子空位，双原子空位和三原子空位都有利于HER催化；同时，缺陷PtSe₂具有良好的OER催化作用，因此，本发明制备的缺陷态硒化铂材料具有较好的HER催化和OER催化效果，适于电催化水裂解。

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，具体涉及一种缺陷态硒化铂材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着对能源的巨大需求和严重的环境压力，寻找高效和清洁的可持续能源来替代传统的化石燃料迫在眉睫。电化学水裂解析氢反应(HER)和析氧反应(OER)是一种可行的方法，目前已被深入研究。进行HER和OER的关键是选择高效的催化剂。二维材料具有本征的大表面，比表面积大，可以负载多处活性位点，是理想的催化平台。

铂元素是一种很好的催化剂，然而，它的价格昂贵，且只有表层铂可以作为有效的催化剂，内部的铂原子则被浪费了。此外，铂表面不能用于催化OER。

发明内容

本发明的目的在于提供一种缺陷态硒化铂材料及其制备方法和应用，本发明制备的缺陷态硒化铂材料具有较好的HER催化和OER催化效果，且相比于纯铂，减少了铂的用量，降低了生产成本。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种缺陷态硒化铂材料的制备方法，包括以下步骤：

将铂箔片进行硒化处理，得到硒化铂材料；

将所述硒化铂材料进行等离子体刻蚀处理，得到缺陷态硒化铂材料。

优选地，所述铂箔片在进行硒化处理前，还包括预处理；所述预处理包括依次进行的酸洗、乙醇洗、水洗和干燥。

优选地，所述硒化处理包括：将铂箔片置于管式炉的上游，将硒粉置于管式炉的下游，进行化学气相沉积。

优选地，所述硒化处理的温度为400～600℃；所述硒化处理的时间为1～3h。

优选地，由室温升温至所述硒化处理的温度的升温速率为2～8℃/min。

优选地，所述等离子体刻蚀处理在等离子体清洗机中进行。

优选地，所述等离子体刻蚀处理在氩气气氛中进行。

优选地，所述等离子体刻蚀处理的功率为50～150W；所述等离子体刻蚀处理的时间为5～20min。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的缺陷态硒化铂材料。

本发明提供了上述技术方案所述缺陷态硒化铂材料在电催化水裂解中的应用。

本发明提供了一种缺陷态硒化铂材料的制备方法，本发明通过硒化处理，对铂进行改性，得到PtSe₂材料；通过等离子体刻蚀处理在PtSe₂材料中引入缺陷结构，得到缺陷态硒化铂材料。在本发明中，硒空位一旦由等离子体刻蚀在PtSe₂中引入是相当稳定的，不存在扩散，因此可以被稳定利用；每一个硒空位都能捕获电荷形成局域电荷中心，有利于提高催化作用；硒的单原子空位，双原子空位和三原子空位都有利于HER催化；同时，缺陷PtSe₂具有良好的OER催化作用，因此，本发明制备的缺陷态硒化铂材料具有较好的HER催化和OER催化效果，适于电催化水裂解。