【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及莫特-肖特基异质结材料制备，具体涉及一种pr/pr2(seo3)3莫特-肖特基异质结材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、作为一种能源存储和转化装置，锌-空气电池的能量密度高，环保性好，安全性高。锌-空气电池是以锌片为负极，空气为正极，在空气极的电催化剂的作用下进行反应。其中放电时发生氧还原反应(orr)，充电时发生析氧反应(oer)，同时拥有orr和oer功能的电催化剂叫做双功能电催化剂。目前的商用电催化剂主要为贵金属化合物，orr的为pt/c催化剂，oer的为ruo2催化剂，其价格昂贵，活性单一，且稳定性差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种低成本的pr/pr2(seo3)3莫特-肖特基异质结材料的制备方法，该材料具有优异的电催化性能。
2、莫特-肖特基异质结是由金属和半导体组成的异质结，由于金属和半导体的功函数和费米能级不同，因此在界面区域电子将自发地从功函数低的部分转移至功函数高的部分，提高了电子迁移速率和浓度，有利于提高电催化性能。以镧系金属镨及其亚硒酸物半导体构建异质结，利用镧系金属活泼的4f电子轨道经过杂化后与半导体的导带间产生强烈的相互作用，使电子发生转移并在异质结内重新分布。由于金属镨的4f轨道的活跃性，其功函数和费米能级均较低，能够与其亚硒酸物构成莫特-肖特基异质结。
3、本专利技术公开了一种pr/pr2(seo3)3莫特-肖特基异质结材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1.将镨源、硒源和柠檬酸
5、s2.将所述分散液a水热反应，获得前驱体；
6、s3.将所述前驱体洗涤，烘干；
7、s4.将步骤s3中烘干后的所述前驱体在保护气氛下进行高温煅烧，获得pr/pr2(seo3)3莫特-肖特基异质结材料。
8、进一步的，步骤s1具体如下：
9、将镨源、硒源和柠檬酸加入去离子水中超声并搅拌均匀，获得分散液a；其中：所述镨源、所述硒源、所述柠檬酸的质量比为2：(1-3)：6；所述搅拌的速率为1500-2000rpm，搅拌时间20-40分钟。
10、进一步的，步骤s1中所述的镨源为硝酸镨；所述的硒源为亚硒酸钠。
11、进一步的，步骤s2的具体方法如下：
12、将所述分散液a转入水热反应釜中，然后将水热反应釜置于烘箱内在150-210℃下反应8-10小时，获得前驱体。
13、进一步的，步骤s3的具体方法如下：
14、将所述前驱体分别用水和乙醇洗净，然后在50-60℃的烘箱中烘干0.5-1小时。
15、进一步的，步骤s4中所述的保护气氛为氮气，煅烧温度为500-700℃，煅烧时间为1-2小时。
16、本专利技术还公开了一种pr/pr2(seo3)3莫特-肖特基异质结材料，其采用上述的制备方法制得。
17、本专利技术制备的pr/pr2(seo3)3异质结材料为莫特-肖特基异质结材料，利用镧系金属独特的4f轨道形成多层能级，促进电子迁移，引领电催化领域表现出优秀的性能。
18、本专利技术还公开了一种pr/pr2(seo3)3莫特-肖特基异质结材料的应用，将上述的制备方法制得的pr/pr2(seo3)3莫特-肖特基异质结材料用于制作电催化材料，所述的电催化材料用于氧还原反应和析氧反应，推动其在锌-空气电池中的应用。
19、所述的pr/pr2(seo3)3莫特-肖特基异质结材料可作为双功能电催化剂用于析氧反应(oer)和氧还原反应(orr)，推动其在锌-空气电池中的应用。
20、进一步的，利用pr/pr2(seo3)3莫特-肖特基异质结材料制备电催化材料的方法，包括如下步骤：
21、(1)将nafion树脂、水、异丙醇混合，得到混合溶液；
22、(2)向所述混合溶液中加入pr/pr2(seo3)3莫特-肖特基异质结材料并超声分散均匀，获得分散液b；
23、(3)将所述分散液b滴加于玻碳电极上，然后干燥，获得所述电催化材料，可用于析氧反应(oer)和氧还原反应(orr)。
24、进一步的，电催化材料的制备方法，包括如下具体步骤：
25、(1)将nafion树脂、水、异丙醇按体积比1：2：7进行混合，得到混合溶液；
26、(2)向所述混合溶液中加入pr/pr2(seo3)3莫特-肖特基异质结材料并超声分散均匀，获得分散液b；其中：所述pr/pr2(seo3)3莫特-肖特基异质结材料与所述混合溶液的质量体积比为5-20g/l；超声温度为25-30℃、超声功率为800-1000w、超声时间为15-30分钟；
27、(3)将所述分散液b滴加于玻碳电极上，然后自然干燥，获得所述电催化材料。
28、本专利技术的有益效果：
29、(1)本专利技术采用镧系金属镨作为异质结构建体，其独特的4f轨道形成多重能级，有利于电子的跃迁，提高了材料的电催化性能。
30、(2)本专利技术采用的原料金属镨源来源广泛，其相对于常用的商业贵金属化合物(ruo2和pt/c)更加廉价，成本更低。
31、(3)本专利技术的制备方法具有操作简单、成本低廉和易于调控等优点，将其制成电催化材料，应用于氧还原反应(orr)和析氧反应(oer)反应，有潜力取代传统价格昂贵的贵金属化合物电催化剂。
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1.一种Pr/Pr2(SeO3)3莫特-肖特基异质结材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种Pr/Pr2(SeO3)3莫特-肖特基异质结材料的制备方法，其特征在于，步骤S1的具体方法如下：
3.根据权利要求1或2所述的一种Pr/Pr2(SeO3)3莫特-肖特基异质结材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的镨源为硝酸镨；所述的硒源为亚硒酸钠。
4.根据权利要求1所述的一种Pr/Pr2(SeO3)3莫特-肖特基异质结材料的制备方法，其特征在于，步骤S2的具体方法如下：
5.根据权利要求1所述的一种Pr/Pr2(SeO3)3莫特-肖特基异质结材料的制备方法，其特征在于，步骤S3的具体方法如下：
6.根据权利要求1所述的一种Pr/Pr2(SeO3)3莫特-肖特基异质结材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述的保护气氛为氮气；煅烧温度为500-700℃，煅烧时间为1-2小时。
7.一种Pr/Pr2(SeO3)3莫特-肖特基异质结材料，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的制备方
8.一种Pr/Pr2(SeO3)3莫特-肖特基异质结材料的应用，其特征在于，将权利要求1-6任一项所述的制备方法制得的Pr/Pr2(SeO3)3莫特-肖特基异质结材料用于制作电催化材料，所述的电催化材料用于锌-空气电池中的氧还原反应和析氧反应。
9.根据权利要求8所述的一种Pr/Pr2(SeO3)3莫特-肖特基异质结材料的应用，其特征在于，所述电催化材料的制备方法，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种Pr/Pr2(SeO3)3莫特-肖特基异质结材料的应用，其特征在于，所述电催化材料的制备方法，包括如下具体步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种pr/pr2(seo3)3莫特-肖特基异质结材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种pr/pr2(seo3)3莫特-肖特基异质结材料的制备方法，其特征在于，步骤s1的具体方法如下：
3.根据权利要求1或2所述的一种pr/pr2(seo3)3莫特-肖特基异质结材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述的镨源为硝酸镨；所述的硒源为亚硒酸钠。
4.根据权利要求1所述的一种pr/pr2(seo3)3莫特-肖特基异质结材料的制备方法，其特征在于，步骤s2的具体方法如下：
5.根据权利要求1所述的一种pr/pr2(seo3)3莫特-肖特基异质结材料的制备方法，其特征在于，步骤s3的具体方法如下：
6.根据权利要求1所述的一种pr/pr2(seo3)3莫特-肖特基异质结材料的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨洲，秦恒飞，向萌，杨菁菁，张佳蓉，刘凡钰，管可强，贾燊，李乐，夏来玉，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：
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