一種納米多孔結構的硫化銀-硫化銅復合粉末的制備方法及應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及納米多孔硫化銀/硫化銅復合結構的制備方法，以及該復合結構的硫化銀/硫化銅應用于電催化領域.
【背景技術】
[0002]近年來，氫氣作為一種清潔能源而備受關注，在氫氣諸多制備方法中電解水制氫具有簡單易行、氫氣純度高等優(yōu)點，但陰極催化劑的活性及成本問題卻一直制約著電解水制氫的廣泛應用。硫化銀/硫化銅作為一種復合半導體，因其具有一定的催化活性、光致發(fā)光等特殊的物理、化學性能，在催化、太陽能電池、超級電容器等領域擁有非常大的應用潛力，特別是在電催化產(chǎn)氫。目前其合成方法也多種多樣，如水熱法、化學沉積法、離子交換等。而目前存在的這些合成方法，一般需要較高的反應溫度、反應壓力、較長的反應時間以及特殊的反應裝置，因而限制了制備納米硫化銀/硫化銅在實際生產(chǎn)者宏的應用，因此尋找操作過程簡單，反應條件溫和，成本費用低，周期短的硫化銀/硫化銅納米材料的制備方法非常重要。
[0003]納米多孔材料具有密度小、質量輕、比表面積大、力學性能高、阻尼性能好等優(yōu)點，因而受到廣泛的關注。納米多孔金屬材料的制備方法有很多種，脫合金法由于其生產(chǎn)成本低，操作簡單，周期短，且制得的納米多孔金屬具有孔徑小且均勻、比表面積大等優(yōu)勢而成為近幾年來應用比較廣泛的方法之一。脫合金法，指在合金組元間電極電位相差較大的條件下，合金組元中化學性質較為活潑的元素在腐蝕液作用下選擇性溶解，化學性質較為穩(wěn)定的元素被留下的腐蝕過程。該方法所用合金多為非晶態(tài)合金，相比于晶態(tài)合金，非晶態(tài)合金中各元素均以固溶體狀態(tài)存在，而且非晶合金性質可以隨著合金中元素的改變而改變，同時，非晶合金的成分也易于控制。因此，非晶合金的脫合金較晶態(tài)合金更有優(yōu)勢。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明以T1-Cu-Ag非晶合金條帶和硫酸為原料，通過化學脫合金法制備具有納米多孔結構的復合半導體硫化銀/硫化銅，該方法操作簡單，成本較低，反應條件易于實現(xiàn)。所得納米多孔硫化銀/硫化銅具有較好的電催化性能。
[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出的一種納米多孔結構的硫化銀-硫化銅復合粉末的制備方法，是以T1-Cu-Ag非晶態(tài)合金條帶和硫酸溶液為原料制備硫化銀-硫化銅復合納米多孔結構，其制備步驟如下:
[0006]步驟1、按照一定的原子百分比制備T1-Cu-Ag非晶態(tài)合金條帶；其中，Ti的原子百分含量為30-70%，Cu的原子百分含量為29-69%，Ag的原子百分含量為1_10% ；
[0007]步驟2、將步驟I中得到的T1-Cu-Ag非晶態(tài)條帶剪成片材，將該片材置于無水乙醇中超聲10分鐘，然后空氣中干燥備用；
[0008]步驟3、將步驟2處理后的片材與摩爾濃度為10-15mol/L的硫酸溶液一同放置于密閉容器中進行反應，在60-120°C下反應24-72小時，反應時間結束后，將制得的樣品用去離子水清洗若干次，最后置于50°C真空干燥箱中干燥，即可得到納米多孔結構的硫化銀-硫化銅復合粉末。
[0009]進一步講，步驟I中，所述T1-Cu-Ag非晶態(tài)合金條帶的厚度為10-30 μ m，寬度為
15-20mm。步驟2中，將所述T1-Cu-Ag非晶態(tài)條帶剪成寬度為15_20mm，長度為2-3cm的片材。
[0010]本發(fā)明制備得到的納米多孔結構的硫化銀-硫化銅復合粉末用于電催化產(chǎn)氫的催化劑。
[0011]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0012]本發(fā)明硫化銀/硫化銅復合粉末的制備方法無需高溫煅燒即可得到結晶性較好的硫化銀/硫化銅復合粉末，其操作簡單，成本低，反應條件溫和，是一種簡單經(jīng)濟的合成方法；其納米多孔結構均勻，尺寸小；而且具有較高的比表面積，為電催化產(chǎn)氫提供了更多的活性位點(根據(jù)圖3可得其析氫電位范圍為0.18?0.34V vs.RHE，在過電位為0.4V時電流密度的范圍為35.7?166.8mA/cm2)。
【附圖說明】
[0013]圖1 (a)是實施例1制備得到的硫化銀/硫化銅復合粉末的納米多孔結構形貌照片;
[0014]圖1 (b)是實施例2制備得到的硫化銀/硫化銅復合粉末的納米多孔結構形貌照片;
[0015]圖1 (c)是實施例3制備得到的硫化銀/硫化銅復合粉末的納米多孔結構形貌照片;
[0016]圖1 (d)是實施例4制備得到的硫化銀/硫化銅復合粉末的納米多孔結構形貌照片;
[0017]圖1 (e)是實施例5制備得到的硫化銀/硫化銅復合粉末的納米多孔結構形貌照片;
[0018]圖1 (f)是實施例6制備得到的硫化銀/硫化銅復合粉末的納米多孔結構形貌照片;
[0019]圖1 (g)是實施例7制備得到的硫化銀/硫化銅復合粉末的納米多孔結構形貌照片;
[0020]圖1 (h)是實施例8制備得到的硫化銀/硫化銅復合粉末的納米多孔結構形貌照片;
[0021]圖2 (a)是實施例1至4制備得到的硫化銀/硫化銅復合粉末的XRD圖；
[0022]圖2 (b)是實施例5至8制備得到的硫化銀/硫化銅復合粉末的XRD圖；
[0023]圖3是實施例1至8制備得到的硫化銀/硫化銅復合粉末電解水的催化曲線。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術方案作進一步詳細描述，所描述的具體實施例僅對本發(fā)明進行解釋說明，并不用以限制本發(fā)明。
[0025]本發(fā)明一種納米多孔結構的硫化銀-硫化銅復合粉末的制備方法，是以T1-Cu-Ag非晶態(tài)合金條帶和硫酸溶液為原料制備得到硫化銀-硫化銅復合納米多孔結構，其中，Ti的原子百分含量為30-70%，Cu的原子百分含量為29-69%，Ag的原子百分含量為1_10%。下述各實施例中T1-Cu-Ag非晶態(tài)合金條帶的質量為lOOmg，硫酸溶液體積為28ml。
[0026]實施例1、納米多孔結構的硫化銀-硫化銅復合粉末的制備，步驟如下:
[0027]步驟1、制備厚度為10-30 μ m，寬度為15_20mm Ti30Cu69Ag^晶態(tài)合金條帶；
[0028]步驟2、將步驟I得到的Ti3lA69Ag1非晶態(tài)合金條帶剪成長度為2-3cm的片材，將該片材置于無水乙醇中超聲10分鐘，然后空氣中干燥備用；
[0029]步驟3、將步驟2處理后的片材與摩爾濃度為15mol/L的硫酸溶液一同放置于密閉容器中進行反應，在90°C下反應48小時，反應時間結束后，將制得的樣品用去離子水清洗若干次，最后置于50°C真空干燥箱中干燥，即可得到納米多孔結構的硫化銀-硫化銅復合粉末。圖1(a)是實施例1制備得到的硫化銀/硫化銅復合粉末的納米多孔結構形貌照片，圖2(a)中示出了實施例1制備得到的硫化銀/硫化銅復合粉末的XRD圖。
[0030]實施例2、納米多孔結構的硫化銀-硫化銅復合粉末的制備，步驟如下:
[0031]步驟1、制備厚度為10-30 μ m，寬度為15_20mm Ti3QCu67Ag3#晶態(tài)合金條帶；
[0032]步驟2和3同實施例1，最終得到的納米多孔結構的硫化銀-硫化銅復合粉末的納米多孔結構形貌如圖1 (b)所示，圖2 (a)中示出了實施例2制備得到的硫化銀/硫化銅復合粉末的XRD圖。
[0033]實施例3、納米多孔結構的硫化銀-硫化銅復合粉末的制備，步驟如下:
[0034]步驟1、制備厚度為10-30 μ m，寬度為15_20mm Ti3QCu65Ag5#晶態(tài)合金條帶；
[0035]步驟2和3同實施例1，最終得到的納米多孔結構的硫化銀-硫化銅復合粉末的納米多孔結構形貌如圖1 (C)所示，圖2 (a)中示出了實施例3制備得到的硫化銀/硫