一种局域表面等离激元高熵合金及其制备方法和应用

本发明属于高熵合金领域，具体涉及一种局域表面等离激元高熵合金及其制备方法和应用。

背景技术：

1、太阳能是地球表面最为清洁和廉价的能源，利用太阳能生产化学燃料和通过太阳能增强催化反应进行环境修复已经被认为是解决当前全球环境和能源危机的重要途径。局域表面等离激元共振（lspr）效应是纳米材料本身的一种独特性质，它能够有效地捕获太阳能，驱动化学反应的进行，在催化反应中发挥着重要作用，是实现光辅助电催化的最有效方式之一。然而，目前具有lspr效应的电催化剂存在表面等离激元响应强度较弱、表面等离激元能量利用率不高、基础活性有限、成本高昂和制备复杂等问题，仍处于研究和应用的初级阶段，需要更深入的探索和研究。开发新型的光响应能力强、表面等离激元能力利用率高、催化活性高、成本低廉并且制备方法简单的局域表面等离激元电催化剂迫在眉睫。

2、近几年，高熵合金（hea）因为其独特的物理化学性质而受到了广泛的关注，并被应用到了氨氧化、水分解、甲醇氧化、co2还原等不同的电催化领域。与传统的双金属和三金属合金相比，高熵合金的基本优势在于含有多种金属，具有出色的物理化学、表面和电磁特性，包括非凡的催化活性和相当好的稳定性。并且，多元素协同作用产生的“鸡尾酒”效应可以使高熵合金具备特殊的理化性质，为高熵合金具有lspr效应提供了有利条件，也为解决表面等离激元基电催化剂面临的问题提供了新的思路。因此，制备出具有lspr性质的高熵合金具有十分重要的意义。

3、以前，多金属纳米粒子是用传统的还原方法合成的。然而，这些合成方法往往会在不相溶的元素之间产生相分离的异质结构，从而大大降低了混合的构型熵。高温碳热冲击（cts）法是一种可控、高效合成具有单相结构和均匀分散的高熵合金纳米颗粒的通用方法。在这种方法中，首先将金属前驱体装载在碳基底上，然后通过使电流短时间经过样品的方式来瞬时升高温度，从而形成纳米粒子。这种方法可以轻松将多种金属混合，为研究多元素纳米粒子提供令人兴奋的新可能性。

技术实现思路

1、于是，针对局域表面等离激元纳米材料目前面临的挑战，本发明提出通过碳热冲击法在高熵合金中引入具有显著局域表面等离激元共振性质的金属元素组分，巧妙利用高熵合金特殊的结构与性质调节纳米粒子的表面电子结构特性，从而使高熵合金表现出明显的局域表面等离激元共振特性。

2、本发明中将分别在前驱体盐的浓度、升温时间和加热温度等不同方面进行探索，确定碳热冲击法制备局域表面等离激元高熵合金的制备条件。分析前驱体溶液中各盐分的比例对高熵合金中各元素占比的影响。然后，利用紫外-可见吸收光谱对制备的掺入具有表面等离激元性质的金属元素的高熵合金进行光谱表征，确定不同组分、元素比例、尺寸的高熵合金的光学性质。本发明的开展为局域表面等离激元高熵合金在实际中的广泛应用提供了前提。

3、为了解决上述存在的技术问题，本申请提供如下技术方案：

4、本发明提供一种局域表面等离激元高熵合金的制备方法，包括如下步骤：

5、s11：于前驱处理的亲水碳纸的表面滴加混合前驱体盐溶液后干燥；所述混合前驱体盐溶液中的金属元素选自金、铂、铜、钴、铁、钯、镍和铱中的一种或多种，溶液为乙醇；

6、s12：于保护气氛下，将步骤s11中滴加有混合前驱体盐溶液的亲水碳纸的两端施加瞬时的电压和电流，于0.5-1 s加热至1100-1700 ℃，得到所述局域表面等离激元高熵合金。

7、优选的，所述步骤s11中，干燥的方法为室温（25±5 ℃）晾干。

8、优选的，所述混合前驱体盐溶液中的溶质选自氯金酸、氯铂酸、氯化铜、氯化钴、氯化亚铁、氯化钯、氯化镍和氯铱酸中的一种或多种。

9、优选的，所述混合前驱体盐溶液中，溶质的总浓度范围为10-100 mm；所述溶质中，各金属元素的浓度为2.5-20 mm。

10、优选的，所述混合前驱体盐溶液中的金属元素还包括钌。

11、优选的，所述步骤s11中，前驱处理的方法为氧气等离子清洗。

12、优选的，所述氧气等离子清洗的功率为140-160 w，时间为45-55 s。

13、优选的，所述步骤s12中，于保护气氛下，将所述亲水碳纸的两端分别接到铜胶带上，再用银浆固定，加热待银浆固化后固定于焦耳加热装置的石墨电极上，施加瞬时的电压和电流，得到所述局域表面等离激元高熵合金；施加瞬时的电压和电流时对温度进行监控。

14、进一步地，加热的温度为55-65 ℃，时间为3-5 h。

15、进一步地，所述保护气氛为氮气气氛。

16、为了获得各元素均匀混合的局域表面等离激元高熵合金，本发明通过在前驱体溶液中掺入具有显著局域表面等离激元共振性质的金属元素，使用快速高温淬火的方法-碳热冲击法制备出局域表面等离激元高熵合金。具体的制备流程如图1所示。首先将混合的金属盐醇溶液滴加在碳纸表面，室温晾干，随后对负载金属盐的碳纸施加瞬时的电压和电流，使其能够在短时间内到达1100 ℃以上，通过碳热冲击的方式获得所需要的高熵合金。

17、本发明还提供一种上述制备方法制备得到的局域表面等离激元高熵合金。

18、优选的，所述局域表面等离激元高熵合金选自aucuptnico、aucuptnife、aucucoptpd、aucuniirco、aucuniirpt或aucuptcofe。

19、本发明还提供上述局域表面等离激元高熵合金在电催化醇氧化中的应用。

20、优选的，所述醇为甲醇或乙醇。

21、本发明还提供上述局域表面等离激元高熵合金在电催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）中的应用。

22、本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：

23、本发明在碳纸基底上成功设计并合成了具有局域表面等离激元性质的高熵合金纳米粒子催化剂，并应用到了电催化醇类氧化反应和电催化pet降解中，具有非常好的催化性能和增强能力。

技术特征：

1.一种局域表面等离激元高熵合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s11中，干燥的方法为室温晾干。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合前驱体盐溶液中，溶质的总浓度范围为10-100 mm；所述溶质中，各金属元素的浓度为2.5-20 mm。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合前驱体盐溶液中的金属元素还包括钌。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s11中，前驱处理的方法为氧气等离子清洗。

6.一种权利要求1-5中任一项所述制备方法制备得到的局域表面等离激元高熵合金。

7.权利要求6所述局域表面等离激元高熵合金在电催化醇氧化中的应用。

8.权利要求6所述局域表面等离激元高熵合金在电催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯中的应用。

技术总结本发明属于高熵合金领域，具体涉及一种局域表面等离激元高熵合金及其制备方法和应用。为了获得各元素均匀混合的局域表面等离激元高熵合金，本发明通过在前驱体溶液中掺入具有显著局域表面等离激元共振性质的金属元素，使用快速高温淬火的方法‑碳热冲击法制备出局域表面等离激元高熵合金。首先将混合的金属盐醇溶液滴加在碳纸表面，室温晾干，随后对负载金属盐的碳纸施加瞬时的电压和电流，使其能够在0.5 s的时间内到达1100℃，通过碳热冲击的方式获得所需要的高熵合金。技术研发人员：江林,姜华莹,梁文凯,孙迎辉受保护的技术使用者：苏州大学技术研发日：技术公布日：2024/6/20