[发明专利]一种用于制备燃料电池用氢的薄膜催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于制备燃料电池用氢的薄膜催化剂的制备方法，包括如下步骤：S1原料准备；S2制备薄膜溶液；S3基底材料预处理：将基底材料置于含有硅烷偶联剂的无水甲醇中超声处理，使基底材料和硅烷偶联剂充分结合后，在氮气氛围中干燥，得到预处理的基底材料待用；S4制备复合硫化物薄膜催化剂：基底材料浸入薄膜溶液中，恒温水浴加热并搅拌反应2‑3h，反应结束后对薄膜表面采用纯化水清洗2‑3次，将基底材料去除，得到自组装的ZnS₂/La₂S₃薄膜，即得复合硫化物薄膜催化剂。是专用于制备燃料电池用氢的高效薄膜催化剂。

技术领域

本发明涉及燃料电池产业的氢能制备领域，具体涉及一种用于制备燃料电池用氢的薄膜催化剂的制备方法。

背景技术

随着有限的化石燃料与人类剧增的能源需求之间的矛盾的加剧以及环境问题的日益突出，使得开发清洁、高效的新能源已经刻不容缓。氢能燃烧值高，无臭无毒，燃烧产物无污染，是可再生能源。而且氢能可直接作为燃料电池的燃料的原料为电动车提供动力，解决当前的尾气污染问题。而利用太阳能光催化分解水制氢，将能量密度低、分散性强的太阳能转化为氢能，再通过燃料电池将生成的氢气和氧气进行电化学反应，产生电能，其产物水又可作为太阳能制氢的原料，且对环境不会产生任何污染，可形成良性循环的能源体系。因此，利用太阳能光催化分解水制氢被称为被称作“21 世纪梦的技术”，受到了广泛深刻的研究。目前光催化制氢的催化剂材料三元铟基硫化物以其稳定性好，光电和催化性能高，禁带宽度窄，在可见光区有吸收强等特点，具有广阔发展空间。

多元金属硫化物光催化剂可通过调节其组成来调控能带结构，使其吸收边红移，实现可见光响应，有效提高光催化反应性能，实现了光催化剂的可控制备，成为光催化剂设计与研究的热点，。三元金属硫化物具有独特的光电和催化性能，其禁带宽度较窄，在可见光区有较强吸收，受到研究人员的关注并进行深入研究，是具有广阔发展空间的新型光催化材料。新世纪能源问题与环境问题已成为人类面临的重大问题，发展清洁新能源是解决该问题的一个重要途径。将半导体材料应用于光催化反应，以丰富的太阳能作为能源是一种合理利用能源并减少环境污染的有效方法，开发高效、稳定的光催化剂成为广大学者的研究热点。多元金属硫化物是一类具有高催化活性和高稳定性的光催化剂，能够有效的利用太阳光，通过掺杂、负载、复合等途径能显著提高其催化活性。

光催化制氢由于其环保、节能的优点成为下一代制氢手段的主要关注对象。但由于其催化效率低，催化剂活性差等特点暂未在工业应用中普及。光催化制氢的核心在于吸收光辐射能量后产生电子，用以参加水分解反应。在水分解过程中，析氢电位与析氧电位分别为0ev和1.23ev，而且由于杂相和副反应，需要催化剂的禁带宽度远大于1.23ev。金属硫化物由于其具有优异的析氢和析氧电位，被大量科研人员研究和关注。但单金属硫化物如硫化锌易被氧化，硫化镧析氢电位过高等，难以单一应用于光催化制氢领域。因此针对复合型金属硫化物用于光催化制氢领域具有十分重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于制备燃料电池用氢的薄膜催化剂的制备方法，解决了催化效率低以及催化活性差的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于制备燃料电池用氢的薄膜催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S1原料准备：将锌盐、镧盐、硫源、活性剂和纯化水按照摩尔配比准备；

S2制备薄膜溶液：将S1步骤中准备的锌盐和镧盐加入至纯化水中，常温搅拌至完全溶解，再加入硫源和活性剂常温搅拌混合均匀，再滴加稀硫酸溶液调节pH，静置，得到薄膜溶液待用；

S3基底材料预处理：将基底材料置于含有硅烷偶联剂的无水甲醇中超声处理，使基底材料和硅烷偶联剂充分结合后，在氮气氛围中干燥，得到预处理的基底材料待用；