一种二维铁电负载单原子Ag的电催化剂制造技术

本发明专利技术公开了一种新型二维铁电负载单原子Ag的电催化剂Ag@CIPS。通过将过渡族金属Ag负载在室温下可维持铁电极化的二维铁电材料CuIn2P2S6的表面上，制备了催化活性可随衬底极化调控的单原子催化剂Ag@CIPS。由于铁电衬底自发极化对Ag原子外层电子结构的调控，原来不具备催化活性的Ag原子在衬底的调控下表现出良好的HER活性。单层CIPS表面负载Ag后，其催化HER过程的过电位大幅下降。且随着衬底层数的增加，衬底的极化强度随之增强，表现出优异的HER性能。并且单原子Ag颗粒修饰CIPS材料后，使得其电催化析氢反应的过电位和塔菲尔斜率下降，提高了催化活性。提高了催化活性。提高了催化活性。

【技术实现步骤摘要】
一种二维铁电负载单原子Ag的电催化剂


[0001]本专利技术涉及铁电领域及电催化领域，尤其涉及电催化析氢材料领域。

技术介绍

[0002]能源和环境是现代社会及经济发展过程中两个十分重要的问题。目前人类社会能源经济的支柱仍是煤炭、石油和天然气等不可再生的传统化石能源。随着科技进步与社会发展的推进，能源供给问题日渐突出，高碳占比的化石燃料燃烧产生的大量温室气体引发的环境问题也日益严重。为改善生态环境状况，保护人类共同的家园，世界各国都在努力寻找对环境友好的新型清洁能源以替代传统化石能源。氢气是一种清洁可再生的非碳基能源载体，具有比能量密度高、对环境无害（释放能量终产物是水）的特点，成为具有广阔应用前景新型能源。如果实现了氢气的大规模清洁生产，不仅可以缓解当前强烈依赖传统化石燃料的局面，高氢占比的燃料结构还可以减轻碳排放给环境带来的影响。
[0003]目前商业化的制氢手段主要有电解水制氢、化石能源重整制氢和工业副产品提纯三种方法，但后两种氢气生产方法在实际生产过程中仍旧依赖于大量传统能源的消耗，存在产生大量温室气体的问题，有悖于“低碳环保”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维铁电负载单原子电催化剂模型，其特征在于：所述单原子为过渡金属Ag单原子；所述二维铁电为单层CIPS及双层CIPS，其中单层CIPS的厚度在3.3
‑
3.5
Å
之间；单层CIPS两层2x2扩胞进行旋转堆叠获得所述双层CIPS，双层CIPS的层间距在3.1
‑
3.2
ꢀÅ
；单层CIPS在XY平面构建2x2超胞，吸附所述Ag单原子；在所述单原子电催化剂模型中，所述单层CIPS在铁电态下，表面吸附Ag单原子得到共41个原子；而所述双层CIPS在铁电态下，铁电极化增大、带隙减小，吸附Ag单原子得到共81个原子；其中CIPS指CuIn2P2S6，具有六方晶体结构，为范德瓦尔斯层状结构，所述CIPS的晶格常数为6.12
ꢀÅ
，一个晶胞内部有一个铜原子、一个铟原子、两个磷原子和六个硫原；CIPS拥有S的八面体框架，P
‑
P原子对，Cu和In原子填充在八面体的空隙之中。2.根据权利要求1所述一种二维铁电负载单原子电催化剂模型，其特征在于：其中所述Ag单原子和所述单层CIPS初始距离设置在3
‑
3.5
Å
之间，在Z方向即垂直于薄层方向所加真空层长度在20
Å
以上。3.构建权利要求1
‑
2任一项所述一种二维铁电负载单原子电催化剂模型的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）选取单层CIPS及双层CIPS作为构建所述二维铁电负载单原子电催化剂模型的衬底材料；2）获取CIPS的晶格常数并优化后进行计算；3）获取所述单层CIPS及所述双层CIPS；4）将步骤3）所述单层CIPS进行2x2扩胞并在层表面吸附Ag单原子、将步骤3）所述双层CIPS吸附Ag单原子，形成所述二维铁电负载单原子电催化剂模型；5）测算所述二维铁电负载单原子电催化剂模型的结构性能参数。4.根据权利要求3所述一种二维铁电负载单原子电催化剂模型的构建方法，其特征在于： 步骤2）中CIPS的晶格常数为6.12
ꢀÅ
。5.根据权利要求3所述一种二维铁电负载单原子电催化剂模型的构建方法，其特征在于，步骤3）获取单层CIPS为：在CIPS的（001）方向进行切面，获得单层结构的CIPS；将获得的单层CIPS两层2x2扩胞进行旋转堆叠获取双层CIPS；单层CIPS厚度3.3
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：陆赟豪，王逸琪，林靖雯，吕斌，吕建国，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：