磷化铜复合材料电催化剂的制备方法与流程

本发明涉及电催化技术领域，特别涉及一种用于磷化铜复合材料电催化剂的制备方法。

背景技术：

随着化石燃料的日益短缺，人们对能源的需求不断增加，使得研究可再生能源具有非常重要的意义。葡萄糖是自然界分布最广的一种单糖，广泛分布在有机体中。葡萄糖可用于生物燃料电池，通过电催化氧化生物燃料电池中的葡萄糖可获得再生能源。此外，经常测定体内葡萄糖的含量对于治疗糖尿病是非常重要的，而葡萄糖的测定一般是通过电催化氧化葡萄糖。因此研究可高效催化葡萄糖氧化的电催化剂具有非常重要的意义。

技术实现要素：

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和问题，本发明提供一种催化效率较高的磷化铜复合材料电催化剂的制备方法。

一种磷化铜复合材料电催化剂的制备方法，包括：

将铜盐加入到十二烷基硫酸钠的水溶液中，然后加入钯盐、氢氧化钠及盐酸羟胺，在室温下搅拌，得到Cu(OH)₂复合材料；

将所述Cu(OH)₂复合材料与一水合次亚磷酸钠在惰性气体下煅烧得到磷化铜复合材料电催化剂。

在其中一个实施例中，所述铜盐为氯化铜、硝酸铜或硫酸铜，所述铜盐与所述十二烷基硫酸钠的质量比是7:400-600。

在其中一个实施例中，所述十二烷基硫酸钠的水溶液中，所述十二烷基硫酸钠的浓度为0.08～0.50mol·L^-1，所述铜盐加入到所述十二烷基硫酸钠的水溶液后Cu²⁺浓度为2-8mM。

在其中一个实施例中，所述氢氧化钠的浓度为0.2-2.5M，体积为10-250mL；所述盐酸羟胺的浓度为0.1M-0.4M，体积为7-30mL。

在其中一个实施例中，所述钯盐、氢氧化钠及盐酸羟胺的质量比为1:100-300:20-60，所述铜盐和所述钯盐的质量比为24:1-6。

在其中一个实施例中，所述钯盐为氯化钯、硫酸钯或硝酸钯。

在其中一个实施例中，将所述Cu(OH)₂复合材料与一水合次亚磷酸钠在管式炉中惰性气体下煅烧，且煅烧温度是220～500℃，煅烧时间是1～5h。

在其中一个实施例中，所述Cu(OH)₂复合材料与所述一水合次亚磷酸钠的质量比是1:5～50。

在其中一个实施例中，所述Cu(OH)₂复合材料与所述一水合次亚磷酸钠的质量比是1:25。

在其中一个实施例中，所述惰性气体为氮气。

上述磷化铜复合材料电催化剂的制备方法中，采用该方法制备的电催化剂具有高比表面积和多活性位点，从而极大提高催化葡萄糖的催化活性，且整个实验过程操作简单，生产周期短，化学性质稳定，对葡萄糖氧化具有很高的催化活性和选择性。

附图说明

图1为一实施方式的磷化铜复合材料电催化剂的制备方法流程图；

图2为实施例3的氢氧化铜复合材料，实施例4的磷化铜复合材料电催化剂，实施例5的氧化铜复合材料的循环伏安曲线。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，一实施方式的磷化铜复合材料电催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S110、将铜盐加入到十二烷基硫酸钠的水溶液中，然后加入钯盐、氢氧化钠及盐酸羟胺，在室温下搅拌，得到Cu(OH)₂复合材料。

在一实施方式中，S110中，十二烷基硫酸钠的水溶液中，十二烷基硫酸钠的浓度为0.08～0.50mol·L^-1。优选地，十二烷基硫酸钠的浓度为0.15mol·L^-1。将铜盐加入到十二烷基硫酸钠的水溶液中的操作中，铜盐与十二烷基硫酸钠的质量比是7:400-600。溶液中Cu²⁺浓度为2-8mM。

在一实施方式中，S110中，加入钯盐、氢氧化钠及盐酸羟胺的操作中，加入的氢氧化钠的浓度为0.2-2.5M，体积为10-250mL。盐酸羟胺的浓度为0.1M-0.4M，体积为7-30mL。

在一实施方式中，S110中，铜盐为氯化铜、硝酸铜或硫酸铜。

在一实施方式中，S110中，钯盐为氯化钯、硫酸钯或硝酸钯。

在一实施方式中，S110中，钯盐、氢氧化钠及盐酸羟胺的质量比为1:100-300:20-60。

在一实施方式中，S110中，铜盐和钯盐的质量比为24：1-6。

在一实施方式中，S110中，将在室温下搅拌2h左右后的材料进行离心，再用乙醇溶液清洗多次，真空烘箱干燥后得到Cu(OH)₂复合材料。其中，乙醇溶液中水和乙醇的体积比为1:1，真空烘箱干燥的温度为50℃，干燥时间为6h。

S120、将所述Cu(OH)₂复合材料与一水合次亚磷酸钠在惰性气体下煅烧得到磷化铜复合材料电催化剂。

在一实施方式中，S120中，Cu(OH)₂复合材料与一水合次亚磷酸钠在管式炉中惰性气体下煅烧的煅烧温度是220～500℃。优选为250℃。

在一实施方式中，S120中，Cu(OH)₂复合材料与一水合次亚磷酸钠在惰性气体下煅烧的煅烧时间是1～5h。优选是2h。

在一实施方式中，S120中，Cu(OH)₂复合材料与所述一水合次亚磷酸钠的质量比是1:5～50。优选地，Cu(OH)₂复合材料与所述一水合次亚磷酸钠的质量比是1:25。

在一实施方式中，S120中，惰性气体为氮气。

上述方法制备的磷化铜复合材料电催化剂具有高比表面积和多活性位点，从而极大提高催化葡萄糖的催化活性，且整个实验过程操作简单，生产周期短，化学性质稳定，对葡萄糖氧化具有很高的催化活性和选择性。

实施例

实施例1

将7mL 0.1M CuCl₂加入含有8.7g十二烷基硫酸钠的150mL水中，然后加入5mg PdCl₂，25mL 1M NaOH，15mL 0.2M NH₂OH·HCl，室温下搅拌2h，离心，用水和乙醇以体积比1:1清洗四次，50℃真空烘箱干燥6h，即制得氢氧化铜复合材料；

将上述氢氧化铜复合材料与一水合次亚磷酸钠以质量比1:25放于管式炉中在氮气下250℃煅烧2h，即制得磷化铜复合材料电催化剂。

实施例2

将实施例1中氢氧化铜复合材料放于管式炉中在氮气下250℃煅烧2h，即制得氧化铜复合材料。

实施例3

将实施例1制备得到的氢氧化铜复合材料以4mg·mL^-1分散于无水乙醇中，取14μL滴在处理好的玻碳电极，晾干后再滴加10μL 0.1％nafion，晾干后，以其为工作电极，铂片电极为对电极，Ag/AgCl为参比电极，以0.1M KOH为底液含有4mM葡萄糖，以扫速50mV·s^-1测试其对葡萄糖催化性能，评价结果见附图2。

实施例4

将实施例1制备的磷化铜复合材料催化剂以4mg·mL^-1分散于无水乙醇中，评价方法如实施例3，评价结果见附图2。

实施例5

将实施例2制备氧化铜复合材料以4mg·mL^-1分散于无水乙醇中，评价方法如实施例3，评价结果见附图2。

根据图2评价结果可知，磷化铜复合材料电催化剂对葡萄糖催化性能更好。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。