一种铂/氧化亚铜薄膜复合物的制备方法及其应用与流程

本发明属于电催化领域，尤其涉及一种铂/氧化亚铜薄膜复合物的制备方法及其应用。

背景技术：

能源是人类赖以生存的物质基础，与人类的生活和社会经济的发展息息相关。随着现代经济的快速发展，人们对于能源——煤、石油、天然气等传统化石能源使用量越来越大，能源的短缺和以及能源开采过度造成的污染日益严重，因此新能源的研发与利用迫在眉睫。现有氢能源作为高效理想的清洁能源备受关注，在众多制备氢气的方法中，电化学分解水被认为是可持续获取氢气的有效方法，因此人们开启了析氢电催化材料的研究。随着研究的深入，铂族贵金属用作析氢电催化剂，具有很好的催化活性和稳定性；但是金属铂价格昂贵，并且资源稀缺，衍生出越来越多的负载铂的复合物的研究。

氧化亚铜作为一种半导体材料，具有价格低廉、储量丰富、环境友好等优点，基于以上情况，本发明公开了一种新型的负载铂的氧化亚铜薄膜。现有氧化亚铜薄膜的制备方法主要有电化学沉积法、化学气相沉积法、喷雾热解法、磁控溅射法等，但是这些方法制备工艺难控制，需要特定的反应装置，并且不适合大规模制备，特别是现有工艺中通过气相法很难精确控制cu2o的微观形貌，因此，一种能够简单绿色、易于控制并且能够大规模制备的铂/氧化亚铜薄膜的电催化材料及其制备方法亟待解决。

技术实现要素：

针对现有的氧化亚铜薄膜制备工艺复杂、微观形貌控制难、反应装置要求高等缺陷，本发明提出一种铂/氧化亚铜薄膜复合物的制备方法，其具体方案如下：

一种铂/氧化亚铜薄膜复合物的制备方法，其特征在于：以铜片、稀盐酸、硝酸铜、乙酰丙酮铂、超纯水作为原料制备铂/氧化亚铜复合物，所述铂/氧化亚铜复合物为负载有铂氧化亚铜薄膜，性状为青绿色，其形貌为纵横交错的线状，其长度约20μm，直径约为150nm；具体包括如下步骤：

（1）利用稀盐酸去除铜片表面氧化物，再利用超纯水洗净铜片表面的稀盐酸；

（2）配置硝酸铜溶液100ml待用；

（3）称量乙酰丙酮铂溶解，将步骤（2）中溶解后的乙酰丙酮铂、步骤（1）中洗净的铜片依次放入硝酸铜溶液中，至于室温下生长；

（4）待步骤（3）中反应1d，制得青绿色产物，即铂/氧化亚铜复合物薄膜。

进一步的，所述步骤1中铜片为1*1cm²。

进一步的，所述步骤（2）中硝酸铜溶液浓度为5*10^-3mol/l，所述乙酰丙酮铂称量7mg。

进一步的，所述步骤（3）中生长温度为40℃。

一种铂/氧化亚铜薄膜复合物的应用，其特征在于：所述铂/氧化亚铜在催化电解水中的应用。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：

本发明制备工艺简单，绿色，流程精简，不需要添加表面活性剂，不用加入昂贵的还原剂，常温常压下即可制备，制备过程无毒无污染，制备工艺不需要适配特殊设备，易于规模化推广生产，而且制备得到的产物无副产物，同时基底铜片和表面的氧化亚铜结合牢固，基底铜片资源丰富，具有良好的电子运输能力，且经济实惠，薄膜可以直接作为器件使用，无需后续处理步骤，简单高效，经济价值高。通过本工艺制备的铂/氧化亚铜薄膜复合物，相较于纯铜片、氧化亚铜薄膜析氢过电位最低，析氢效果最显著，并且本发明制备获得的铂/氧化亚铜薄膜稳定性能优越，在新能源-氢能源制备过程中具有良好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1本发明所得到的铂/氧化亚铜电催化材料的xrd图谱。

图2本发明所得到的铂/氧化亚铜电催化复合材料的xps全谱图。

图3本发明所得到的铂/氧化亚铜电催化材料的铂元素xps谱图。

图4本发明所得到的铂/氧化亚铜电催化材料的sem扫描电镜图片。

图5本发明所得到的铂/氧化亚铜电催化材料的析氢反应极化曲线。

图6本发明所得到的铂/氧化亚铜电催化材料的析氢反应稳定性测试图。

具体实施方式

本发明公开了一种铂/氧化亚铜薄膜复合物的制备方法，其特征在于：以铜片、稀盐酸、硝酸铜、乙酰丙酮铂、超纯水作为原料制备铂/氧化亚铜复合物，所述铂/氧化亚铜复合物为负载有铂氧化亚铜薄膜，性状为青绿色，其形貌为纵横交错的线状，其长度约20μm，直径约为150nm；具体包括如下步骤：

（1）利用稀盐酸去除铜片表面氧化物，再利用超纯水洗净铜片表面的稀盐酸；

（2）配置硝酸铜溶液100ml待用；

（3）称量乙酰丙酮铂溶解，将步骤（2）中溶解后的乙酰丙酮铂、步骤（1）中洗净的铜片依次放入硝酸铜溶液中，至于室温下生长；

（4）待步骤（3）中反应1d，制得青绿色产物，即铂/氧化亚铜复合物薄膜。

作为优选方案，所述步骤1中铜片为1*1cm²。

作为优选方案，所述步骤（2）中硝酸铜溶液浓度为5*10^-3mol/l，所述乙酰丙酮铂称量7mg。

作为优选方案，所述步骤（3）中生长温度为40℃。

为了满足新能源氢能源的供给，本发明通过制备获取的铂/氧化亚铜，即负载铂的氧化亚铜薄膜，应用于电催化析氢。

实施例：

实施例1：

（1）将铜片裁切成1*1cm²，放入稀盐酸中浸泡，去除铜片表面的氧化物，再用超纯水把铜片表面的稀盐酸洗净，待用；

（2）配置100ml的5*10^-3mol/l硝酸铜溶液，待用；

（3）准确称量7mg乙酰丙酮铂并溶解，溶解后将乙酰丙酮铂溶液以及步骤（1）中的铜片加入至上述步骤（2）中的硝酸铜溶液中，至于40℃条件下生长；

（4）待生长1d后，可以观察到铜片表面长了一层青绿色产物，用超纯水冲洗干净即可获得产物。

将步骤（4）中获取的产物，进行xrd和xps测定，如图1-3所示，图1中谱图显示为明显的氧化亚铜，在42°左右出峰为铜基底的峰；图2从谱图可以看到元素铜、氧、铂，因此薄膜材料产物中中含有铂，为铂/氧化亚铜复合材料，图3为铂/氧化亚铜电催化材料的铂元素xps谱图，从图中可以看出：铂的出峰位置并未发生变化，表明铂是以颗粒的形式负载在氧化亚铜上。

图4通过sem扫描电镜图可以看出：铂/氧化亚铜薄膜形貌为纵横交错的线状，直径约为150纳米，长约20微米。

图5铂/氧化亚铜电催化材料的析氢反应极化曲线，（测试条件为1mkoh溶液）。图中黑线为纯铜片的析氢极化曲线，红线为实验方法中不加催化剂乙酰丙酮铂所制备得到的氧化亚铜薄膜的极化曲线，蓝线为铂/氧化亚铜电催化材料的析氢反应极化曲线，从图中看出，由本方法制备的负载铂的电催化材料过电位最低，效果明显优于其他两种材料。

图6为本发明所得到的铂/氧化亚铜电催化材料的析氢反应稳定性测试图，（测试条件为1mkoh溶液），对应扫速为50mv/s，进行1000圈循环伏安曲线后和之前的极化曲线相比，几乎没有变化，说明发明的电催化材料稳定性能优越。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。