一種用非晶態(tài)合金制備Pd-Cu-S非晶材料的方法及其應用技術領域本發(fā)明涉及一種新型納米材料，主要用于電解水系統(tǒng)中的產(chǎn)氫催化劑材料。

背景技術：
近年來，氫能源因其高的換能效率及清潔無污染在新能源領域受到了越來越多的關注。然而，陽極催化劑的活性及成本問題一直制約著直接甲醇燃料電池的大規(guī)模應用。Pt及Pt基合金作為性能最優(yōu)秀的電解水產(chǎn)氫催化劑，其價格及儲量限制了Pt及Pt基催化劑的商業(yè)化應用。Pd與Pt有著非常相似的化學性質，但其在價格及儲量方面均優(yōu)于Pt。此外，Pd基催化劑也表現(xiàn)出更高的催化穩(wěn)定性。純Pd催化劑雖然具有良好的本征電催化活性，但其催化活性位點較少，使得純Pd催化劑整體催化活性不夠高。通過對純Pd進行硫化處理，其催化產(chǎn)氫活性位點從Pd原子轉移到S原子，同時通過制備非晶態(tài)Pd-S催化劑，使得暴露在材料表面的S原子增加，從而大幅增加材料的催化活性位，進而提升材料的整體催化活性。此外，Cu原子的加入能夠改善材料對氫的吸收及釋放自由能，并以此提高材料的本征催化活性。因此，選擇恰當?shù)姆椒ㄖ苽浞蔷d-Cu-S催化劑能夠最大限度的提升鈀催化劑的催化活性。

技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供一種成本低、制備過程簡單的用非晶態(tài)合金制備Pd-Cu-S非晶材料的方法，本發(fā)明實施費用低、操作簡便，耗時短，是一種高效經(jīng)濟的合成方法，本發(fā)明制備得到的復合材料主要用于電解水產(chǎn)氫領域的陰極催化劑。為了解決上述技術問題，本發(fā)明一種用非晶態(tài)合金制備Pd-Cu-S非晶材料的方法，包括以下步驟：步驟一、照以下組分及原子百分比含量制備Ti-Cu-Pd非晶合金：Ti的含量為20％-30％，Cu的含量為50％-65％，Pd的含量為5％-20％；步驟二、將步驟一制得的Ti-Cu-Pd非晶合金裁剪成厚度為10μm-30μm，寬度為15mm-20mm，長度為1cm-3cm的條帶；該條帶在無水乙醇中超聲5min后，去離子水中清洗并于空氣中干燥備用；步驟三、將步驟二制得的Ti-Cu-Pd非晶合金條帶與摩爾濃度為10M-15M的硫酸水溶液一同置于密閉容器中進行反應，反應溫度為70℃-110℃，反應時間為12h-36h，將反應結束后制得的樣品用去離子水沖洗，并在空氣中干燥后得到具有納米多孔結構的Pd-Cu-S非晶材料。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：將Pd納米顆粒負載在載體材料上是最常用的Pd基催化劑的制備方法，然而Pd顆粒會在長程電催化反應中溶解脫落，因此此類催化劑的長程催化性能并不高。使用脫合金法制備的納米材料具有雙連續(xù)的納米多孔結構，此類材料具有高的比表面積，好的導電性能以及高的穩(wěn)定性并能夠促進物質傳輸，此外對純鈀進行硫化，可以有效提高催化活性位總量。此外，Cu原子的加入能夠改善材料對氫的吸收及釋放自由能，并以此提高材料的本征催化活性并降低鈀使用量，因此在電解水產(chǎn)氫催化劑的制備領域有著較好的應用前景。相比于晶體合金，非晶合金的成分調(diào)控更加靈活，元素分布更加均勻，因此是一種理想的脫合金前驅體材料。本發(fā)明通過脫合金法制備的Pd-Cu-S非晶材料，納米多孔結構化學性質穩(wěn)定，其在線性掃描伏安測試中在過電位200mV下電催化產(chǎn)氫的電流密度可達49.37mA/cm2。附圖說明圖1是實施例1制備的Pd-Cu-S非晶材料表面納米多孔結構的SEM圖；圖2是實施例2制備的Pd-Cu-S非晶材料表面納米多孔結構的SEM圖；圖3是實施例3制備的Pd-Cu-S非晶材料表面納米多孔結構的SEM圖；圖4是實施例4制備的Pd-Cu-S非晶材料表面納米多孔結構的SEM圖；圖5是實施例1-4制備的各Pd-Cu-S非晶材料表面納米多孔結構線性掃描伏安曲線。具體實施方式下面結合具體實施例對本發(fā)明方法做進一步的說明。提供實施例是為了理解的方便，絕不是限制本發(fā)明。實施例1：制備一種具有納米多孔結構的Pd-Cu-S非晶材料，用非晶態(tài)合金并利用化學脫合金法制備，其步驟如下：步驟一、按照以下組分及原子百分比含量制備Ti-Cu-Pd非晶合金：Ti的含量為30％，Cu的含量為65％，Pd的含量為5％；步驟二、將步驟一制得的Ti30Cu65Pd5非晶合金裁剪成厚度為10μm-30μm，寬度為15mm-20mm，長度為1cm-3cm的條帶；該條帶在無水乙醇中超聲5min后，去離子水中清洗并于空氣中干燥備用；步驟三、取由步驟二制得的Ti30Cu65Pd5非晶合金條帶質量0.1g與46ml的摩爾濃度為10M的硫酸水溶液一同置于密閉容器中，并放在70℃干燥箱內(nèi)，保溫反應12h，反應結束后制得的樣品用去離子水沖洗，在空氣中干燥，得到具有納米多孔結構的Pd-Cu-S非晶材料。圖1示出了該實施例1制得的Pd-Cu-S非晶材料的納米多孔結構的SEM圖。該復合材料具有高的比表面積，好的導電性能以及高的穩(wěn)定性并能夠促進物質傳輸，因此在電解水產(chǎn)氫催化劑的制備領域有著較好的應用前景。相比于晶體合金，非晶合金的成分調(diào)控更加靈活，元素分布更加均勻，因此是一種理想的脫合金前驅體材料。通過脫合金法制備的Pd-Cu-S非晶材料，納米多孔結構化學性質穩(wěn)定，圖5中示出了實施例1制備得到的Pd-Cu-S非晶材料的納米多孔結構線性掃描伏安曲線，其在線性掃描伏安測試中在過電位200mV下電催化產(chǎn)氫的電流密度可達49.37mA/cm2。實施例2：制備過程與實施例1基本相同，其不同之處僅在于：步驟一中，Ti的含量為30％，Cu的含量為50％，Pd的含量為20％；步驟三中，硫酸水溶液的摩爾濃度為13M，反應溫度為110℃，反應時間為24h。圖2示出了該實施例2制得的Pd-Cu-S非晶材料的納米多孔結構的SEM圖，圖5示出了實施例2制備得到的Pd-Cu-S非晶材料的納米多孔結構線性掃描伏安曲線，其在線性掃描伏安測試中在過電位300mV下電催化產(chǎn)氫的電流密度可達21.90mA/cm2。實施例3：制備過程與實施例1基本相同，其不同之處僅在于：步驟一中，Ti的含量為30％，Cu的含量為65％，Pd的含量為5％；步驟三中，硫酸水溶液的摩爾濃度為15M，反應溫度為90℃，反應時間為24h。圖3示出了該實施例3制得的Pd-Cu-S非晶材料的納米多孔結構的SEM圖，圖5示出了實施例3制備得到的Pd-Cu-S非晶材料的納米多孔結構線性掃描伏安曲線，其在線性掃描伏安測試中在過電位124mV下電催化產(chǎn)氫的電流密度可達49.37mA/cm2。實施例4：制備過程與實施例1基本相同，其不同之處僅在于：步驟一中，Ti的含量為30％，Cu的含量為65％，Pd的含量為5％；步驟三中，硫酸水溶液的摩爾濃度為15M，反應溫度為90℃，反應時間為36h。圖4示出了該實施例4制得的Pd-Cu-S非晶材料的納米多孔結構的SEM圖，圖5示出了實施例4制備得到的Pd-Cu-S非晶材料的納米多孔結構線性掃描伏安曲線，其在線性掃描伏安測試中在過電位300mV下電催化產(chǎn)氫的電流密度可達50.00mA/cm2。由上述實施例可以得出，按照本發(fā)明制備方法可以得到具有納米多孔結構的Pd-Cu-S非晶材料。該Pd-Cu-S非晶材料的納米多孔結構在線性掃描伏安測試用出現(xiàn)明顯的氫氣析出電流，說明制備的材料在電解水產(chǎn)氫領域應用前景良好。盡管上面結合附圖對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。