一种碳元素掺杂磷化钨薄膜的复合催化材料及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115928120A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202210280839.XC25B1/04(2021.01)(22)申请日2022.03.21(66)本国优先权数据202111135879.72021.09.27CN(71)申请人中国科学院福建物质结构研究所地址350002福建省福州市鼓楼区杨桥西路155号(72)发明人刘伟何绪蔡倩(74)专利代理机构北京元周律知识产权代理有限公司11540专利代理师孙小万李花(51)Int.Cl.C25B11/052(2021.01)C25B11/091(2021.01)C25B11/061(2021.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种碳元素掺杂磷化钨薄膜的复合催化材料及其制备方法和应用(57)摘要本申请公开了一种碳元素掺杂磷化钨薄膜的复合催化材料及其制备方法和应用。一种碳元素掺杂磷化钨薄膜的复合催化材料，所述复合催化材料包括钨基底层和碳元素掺杂磷化钨催化层；碳元素掺杂磷化钨催化层生长于所述钨基底层上。该复合催化材料以钨箔作为基底兼钨源，使碳元素掺杂磷化钨薄膜和钨箔形成强劲而稳定的化学键，增强了导电性；而钨箔形成三氧化钨薄膜，以为三氧化钨为前驱体，使得得到的碳元素掺杂磷化钨薄膜薄膜具有比较大的比表面积，进而有利于增加催化剂活性位点；该方法采用煅烧法和化学气相沉积法制备，其操作简单、成本低、易于批量生产。CN115928120ACN115928120A权利要求书1/2页1.一种碳元素掺杂磷化钨薄膜的复合催化材料，其特征在于，所述复合催化材料包括钨基底层和碳元素掺杂磷化钨催化层；碳元素掺杂磷化钨催化层生长于所述钨基底层上。2.根据权利要求1所述的复合催化材料，其特征在于，所述碳元素掺杂磷化钨催化层的比表面积为0.1cm2～10cm2；优选地，所述碳元素掺杂磷化钨催化层中，所述碳元素的掺杂量为5％‑30％。3.根据权利要求1所述的复合催化材料，其特征在于，所述碳元素掺杂磷化钨催化层包覆所述钨基底层表面；优选地，所述碳元素掺杂磷化钨催化层表面凹凸不平。4.一种复合催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(S1)在钨箔上反应Ⅰ，得到三氧化钨薄膜；(S2)将三氧化钨薄膜退火还原后，得到二氧化钨；(S3)将含有流通碳源气体的上游放置磷粉、下游放置二氧化钨反应Ⅱ，得到复合催化材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碳源气体选自甲烷、乙炔、一氧化碳中的至少一种。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碳源气体的流量为5sccm～30sccm。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述磷粉的质量为0.01g～0.2g；优选地，步骤(S1)中反应Ⅰ的条件如下：保温温度为700℃～900℃；保温时间为10min～30min；优选地，升温速率为15℃/min～20℃/min；优选地，反应气氛为氧气和氩气的混合气；优选地，氧气和氩气的流量比为1：9～1：4；优选地，氧气的流量为10sccm～20sccm。8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(S2)中退火还原的条件如下：保温温度为700℃～900℃；保温时间为10min～30min；优选地，升温速率为15℃/min～20℃/min；优选地，反应气氛为氩气和氢气的混合气；优选地，氢气和氩气的流量比为1:1～1：3；优选地，所述氢气的流量为10sccm～50sccm。9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(S3)中反应Ⅱ的条件如下：保温温度为800℃～1000℃；保温时间为10min～30min；优选地，升温速率为15℃/min～20℃/min；优选地，反应气氛为氩气和氢气的混合；优选地，氢气和氩气的流量比为1:1～1：3；2CN115928120A权利要求书2/2页氩气的流量为10sccm～70sccm；氢气的流量为10sccm～30sccm。10.权利要求1～3所述的复合催化材料和/或权利要求4～9所述的制备方法得到的复合催化材料作为析氢催化剂的应用。3CN115928120A说明书1/5页一种碳元素掺杂磷化钨薄膜的复合催化材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本申请涉及一种碳元素掺杂磷化钨薄膜的复合催化材料及其制备方法和应用，属于电解水析氢技术领域。背景技术[0002]能源问题一直都是全世界关注的焦点，从古至今人类赖以生存的化石能源如今面临枯竭的危机，而由它造成的温室效应和环境污染也是难以根治的问题。从高污染的化石能源向可持续、清洁的新能源转变是大势所趋。[0003]国家对新能源行业进行的政策扶持和资金投入，在近些年也取得了成效，大批高新技术产业在东南沿海一带崛起，太阳能电池，动力电池，