纳米带状Cu3P/Cu材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种纳米带状Cu3P/Cu的制备方法，具体包括如下步骤：将黑磷在无水无氧条件下分散在有机溶剂中得到混合液A；利用液相剥离法对混合液A进行超声剥离后，收集上层溶液得到黑磷纳米片分散液；将超声剥离后的黑磷纳米片分散液与乙酰丙酮铜进行水热反应，清洗、离心并进行干燥后得到纳米带状Cu3P/Cu材料；该制备工艺方法可控，通过制备过程中复合材料Cu3P/Cu的界面效应改善材料的电子结构，从而有效提升电催化的反应活性；且制备的Cu3P/Cu材料呈现纳米带状分布，不易团聚，比表面积高。比表面积高。比表面积高。

【技术实现步骤摘要】
℃，超声8h
‑
12h。
[0018]优选的，将黑磷纳米片分散液与乙酰丙酮铜进行水热反应，包括：
[0019]将黑磷纳米片分散液与乙酰丙酮铜加入反应釜中，通入氮气密封后，进行水热反应。
[0020]优选的，所述水热反应的条件为：以3℃/min
‑
5℃/min速率升温到180℃
ꢀ‑
220℃，保温10h
‑
14h。
[0021]优选的，水热处理后的产物，经冷却、用清洗剂进行洗涤并进行离心分离后，干燥后得到纳米带状Cu3P/Cu材料。
[0022]优选的，所述干燥条件为，55℃
‑
65℃条件下，真空干燥10h
‑
14h。
[0023]根据本申请的第一个方面，提供了一种纳米带状Cu3P/Cu材料，采用上述的制备方法制备；所述Cu3P/Cu材料呈现出纳米带状，纳米带宽度为180nm
‑
220nm，磷化物高的导电性，复合材料界面处的界面效应，造成界面处配位方式的改变，造成界面处电子结构的重新分布。
[0024]采用本申请具有以下有益效果：
[0025]1.本申请将黑磷在无水无氧条件下分散在有机溶剂中得到混合液A；利用液相剥离法对混合液A进行超声剥离后，剥离的黑磷纳米片为目标产物提供了纳米片模板和P源；将超声剥离后的黑磷纳米片分散液与乙酰丙酮铜进行水热反应；由于磷对金属离子具有较强的结合能力，容易与Cu
2+
形成Cu
‑
P键，水热过程中形成Cu3P,然后反应过程中Cu
2+
与P在有机溶剂中发生氧化还原反应，形成Cu，从而形成Cu3P/Cu材料通过控制黑磷剥离条件及水热反应的条件实现高孔隙率复合材料Cu3P/Cu的制备。
[0026]2.本申请合成的Cu3P/Cu材料呈现出纳米带状，纳米带宽度为 180nm
‑
220nm，纳米带状的厚度较薄，催化反应属于表面反应，因此可以提高催化剂活性位点的暴漏度，有效提高催化剂活性位点的利用率，增加反应活性；此外，反应过程复合材料Cu3P/Cu中的界面效应改善材料的电子结构，从而有效提升电催化的反应活性。也就是说，由于Cu3P/Cu界面的存在，界面处由于配位方式不同于各自体相材料，因此界面处电子结构与体相不同，而且异质结界面的存在也是被认为提高催化剂活性的一项重要手段。
[0027]3.本方法是基于剥离的BP提供反应模板和P源，生成的目标产物具有形貌可控的特点，是一种安全环保的合成方法。纳米带的形貌有利于活性位点的充分暴漏，增加了材料的有效利用率，同时两者材料在生成过程中的界面效应能够改善单一材料的配位环境，调节其目标材料的电子结构，有利于改善活性位点的本征活性.
附图说明：
[0028]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0029]图1为实施例一制备的Cu3P/Cu材料的高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF
‑
STEM)图；
[0030]图2为实施例一制备的Cu3P/Cu材料的Cu元素分布图；
[0031]图3为实施例一制备的Cu3P/Cu材料的P元素分布图；
[0032]图4为实施例一制备的Cu3P/Cu材料的XRD图；
[0033]图5制备的纳米带结构Cu3P/Cu材料的高分辨透射(HRTEM)图。
具体实施方式
[0034]为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0035]实施例一
[0036](1)在不含水氧的手套箱中称取20mg的黑磷(BP)加入50mL的离心管，并向离心管加入40mL的N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)；在黑磷与N
‑
甲基吡咯烷酮混合过程中应避免空气和水，防止黑磷氧化，混合后密封拿出手套箱。
[0037](2)利用液相剥离法将步骤(1)制备的样品置入超声波中进行剥离，保持温度为5℃，超声10h，以2000/min转进行离心，然后收集上层溶液，获得粒径较小的黑磷纳米片分散液；通过超声剥离提高黑磷的表面能；有利于后续水热反应。
[0038](3)称取1mmol的乙酰丙酮铜，加入50ml反应釜中，并将步骤(2)获取的黑磷纳米片分散液加入反应釜中，通入30min氮气，密封。进行水热反应，水热反应条件为：以3℃/min速率升温到200度，保温12h，获得Cu3P/Cu。
[0039](4)冷却至室温，直接转移至离心管离心，离心转数10000r/min，倒去上清液，加入N
‑
甲基吡咯烷酮NMP，继续以相同的转数离心，重复3次，将离心后的固体产物置于60℃真空条件，干燥12h，得到纳米带状Cu3P/Cu目标材料。
[0040]实施例二
[0041](1)在不含水氧的手套箱中称取10mg的黑磷(BP)加入50mL的离心管，并向离心管加入40mL的N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)；在黑磷与N
‑
甲基吡咯烷酮混合过程中应避免空气和水，防止黑磷氧化，混合后密封拿出手套箱。
[0042](2)利用液相剥离法将步骤(1)制备的样品置入超声波中进行剥离，保持温度为5℃，超声10h，以2000/min转进行离心，然后收集上层溶液，获得粒径较小的黑磷纳米片分散液；通过超声剥离提高黑磷的表面能；有利于后续水热反应。
[0043](3)称取1mmol的乙酰丙酮铜，加入50ml反应釜中，并将步骤(2)获取的黑磷纳米片分散液加入反应釜中，通入30min氮气，密封。进行水热反应，水热反应条件为：以3℃/min速率升温到200度，保温12h，获得Cu3P/Cu。
[0044]冷却至室温，直接转移至离心管离心，离心转数10000r/min，倒去上清液，加入N
‑
甲基吡咯烷酮NMP，继续以相同的转数离心，重复3次，将离心后的固体产物置于60℃真空条件，干燥12h，得到纳米带状Cu3P/Cu目标材料。
[0045]实施例三
[0046](1)在不含水氧的手套箱中称取15mg的黑磷(BP)加入50mL的离心管，并向离心管加入40mL的N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)；在黑磷与N
‑
甲基吡咯烷酮混合过程中应避免空气和水，防止黑磷氧化，混合后密封拿出手套箱。
[0047](2)利用液相剥离法将步骤(1)制备的样品置入超声波中进行剥离，保持温度为5℃，超声10h，以2000/min转进行离心，然后收集上层溶液，获得粒径较小的黑磷纳米片分散
液；通过超声剥离提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米带状Cu3P/Cu的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：将黑磷在无水无氧条件下分散在有机溶剂中得到混合液A；利用液相剥离法对混合液A进行超声剥离后，收集上层溶液得到黑磷纳米片分散液；将超声剥离后的黑磷纳米片分散液与乙酰丙酮铜进行水热反应，清洗、离心并进行干燥后得到纳米带状Cu3P/Cu材料。2.如权利要求1所述的纳米带状Cu3P/Cu的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为N
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甲基吡咯烷酮或者N,N
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二甲基甲酰胺。3.如权利要求1所述的纳米带状Cu3P/Cu的制备方法，其特征在于，将黑磷在无水无氧条件下分散在有机溶剂中得到混合液A，包括如下步骤：在不含水氧的手套箱中称取黑磷；将称量的黑磷置于密闭容器中；向密闭容器中加入有机溶剂中得到混合液。4.如权利要求3所述的纳米带状Cu3P/Cu的制备方法，其特征在于，所述混合液中黑磷与有机溶剂的用量比为(1
‑
2)mg：4mL。5.如权利要求1所述的纳米带状Cu3P/Cu的制备方法，其特征在于，利用液相剥离法对混合液A进行超声剥离的反应条件为：温度为3℃
‑
7℃，超声8h
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12h。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨磊，曲丽君，游超瑜，孙志钦，胡希丽，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：