【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米材料，具体涉及一种相变磷化钌纳米粒子及其空气激光划刻制备方法和应用。
技术介绍
1、磷化钌纳米粒子因其优异的催化性和电化学性能，在催化和能源存储及传感器领域的中展示了广泛的应用前景。根据其结构和性质的不同，磷化钌可以分为ru2p，rup以及rup2等。其中，在催化领域，rup2被广泛用于电催化反应以及li-co2电池，特别是氢生成反应(her)和氧还原反应(oer)。作为电催化剂，rup2具有良好的电子导电性和高活性位点，可以有效降低了反应的过电位并进一步促进氢气的生成。在能量储存方面，由于其高比容量和良好的循环稳定性，rup可有效提高电池的能量密度。当与锂或钠离子发生反应时，rup能够形成可逆的固溶体或合金化物，这一过程不仅提高了电池的效率，而且使得电池在多次充放电过程中保持了良好的性能。
2、常见的相变磷化钌纳米粒子的合成方法包括球磨法，固相合成法，低温液相合成法以及水热合成法。这些方法通常通过不断增加p源的含量来实现从ru2p到rup再到rup2的合成，而且还需要一定的载气(ar气)。这不仅无法确保相的纯度，而且会导致成本较高以及合成效率低下等问题。
3、因此，急需一种超快合成相变磷化钌的高效制备方法。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种相变磷化钌纳米粒子及其空气激光划刻制备方法和应用，用以解决现有的相变磷化钌纳米粒子的合成方法无法确保相的纯度，成本较高以及合成效率低下的技术问题。
3、本专利技术一方面提供了一种相变磷化钌纳米粒子的空气激光划刻制备方法，包括以下步骤：
4、使用激光划刻聚酰亚胺薄膜，得到石墨烯基底，随后滴加三氯化钌前驱体盐和次磷酸钠的混合水溶液至石墨烯基底，真空干燥后再次利用激光进行二次划刻得到不同相组成的过渡族金属磷化钌。
5、在一实施方式中，所述使用激光划刻聚酰亚胺薄膜时，所使用激光波长为10.6μm。
6、在一实施方式中，所述划刻聚酰亚胺薄膜的激光划刻速率为7×103mm/s-7×105mm/s，激光功率为3w-9w，划刻面积为(2-10)mm×(2-10)mm。
7、在一实施方式中，所述三氯化钌前驱体盐和次磷酸钠的混合水溶液中三氯化钌水溶液与次磷酸钠溶液的摩尔比例为1:(1-40)。
8、在一实施方式中，所述三氯化钌水溶液的浓度为0.05m。
9、在一实施方式中，所述次磷酸钠溶液的浓度为0.05m-2m。
10、在一实施方式中，所述三氯化钌前驱体盐和次磷酸钠的混合水溶液的滴加量为(80-10000)μl。
11、在一实施方式中，所述二次划刻的激光划刻速率控制为7×103mm/s-7×105mm/s，激光功率为1w-20w，划刻面积与石墨烯基底面积相同。
12、本专利技术另一方面还提供了一种根据上述相变磷化钌纳米粒子的空气激光划刻制备方法制得的相变磷化钌纳米粒子，所述相变磷化钌纳米粒子为ru2p、rup和rup2。
13、本专利技术再一方面还提供了一种如上述的相变磷化钌纳米粒子ru2p、rup和rup2作为正极材料在扣式li-o2电池中的应用。
14、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
15、本专利技术提供了一种相变磷化钌纳米粒子的空气激光划刻制备方法，该制备方法通过脉冲激光瞬时划刻石墨烯上负载的次磷酸钠和三氯化钌水合物的混合溶液可高通量制备得到不同相组成的磷化钌纳米粒子。通过滴加三氯化钌前驱体盐和次磷酸钠的混合水溶液，可得到具有混合相结构的磷化钌纳米粒子，从而奠定单相磷化钌纳米粒子的合成基础。进行二次划刻时，激光的能量可满足混合盐的分解温度，而不同的扫描速率决定了冷却速率，这对纯相磷化钌的精确调控至关重要。通过调整激光雕刻机的参数（如激光功率、扫描速度等），最终可以实现三种不同相结构的单相磷化钌的合成。由于激光诱导的化学反应通常在极短时间内完成，因此可以显著提高磷化钌的合成效率。激光划刻法具有高温（1500k），极快的升/降温速率（7×105mm/s）以及无需特殊保护气氛的优点，是超快合成相变磷化钌纳米粒子的理想方法。
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1.一种相变磷化钌纳米粒子的空气激光划刻制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的相变磷化钌纳米粒子的空气激光划刻制备方法，其特征在于，所述使用激光划刻聚酰亚胺薄膜时，所使用激光波长为10.6μm。
3.根据权利要求1所述的相变磷化钌纳米粒子的空气激光划刻制备方法，其特征在于，所述划刻聚酰亚胺薄膜的激光划刻速率为7×103mm/s-7×105mm/s，激光功率为3W-9W，划刻面积为(2-10)mm×(2-10)mm。
4.根据权利要求1所述的相变磷化钌纳米粒子的空气激光划刻制备方法，其特征在于，所述三氯化钌前驱体盐和次磷酸钠的混合水溶液中三氯化钌水溶液与次磷酸钠溶液的摩尔比例为1:(1-40)。
5.根据权利要求4所述的相变磷化钌纳米粒子的空气激光划刻制备方法，其特征在于，所述三氯化钌水溶液的浓度为0.05M。
6.根据权利要求4所述的相变磷化钌纳米粒子的空气激光划刻制备方法，其特征在于，所述次磷酸钠溶液的浓度为0.05M-2M。
7.根据权利要求1所述的相变磷化钌纳米粒子的空气激光划刻
8.根据权利要求1所述的相变磷化钌纳米粒子的空气激光划刻制备方法，其特征在于，所述二次划刻的激光划刻速率控制为7×103mm/s-7×105mm/s，激光功率为1W-20W，划刻面积与石墨烯基底面积相同。
9.一种根据权利要求1至8任意一项所述的相变磷化钌纳米粒子的空气激光划刻制备方法制得的相变磷化钌纳米粒子，其特征在于，所述相变磷化钌纳米粒子为Ru2P、RuP和RuP2。
10.权利要求9所述相变磷化钌纳米粒子作为正极材料在扣式Li-O2电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种相变磷化钌纳米粒子的空气激光划刻制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的相变磷化钌纳米粒子的空气激光划刻制备方法，其特征在于，所述使用激光划刻聚酰亚胺薄膜时，所使用激光波长为10.6μm。
3.根据权利要求1所述的相变磷化钌纳米粒子的空气激光划刻制备方法，其特征在于，所述划刻聚酰亚胺薄膜的激光划刻速率为7×103mm/s-7×105mm/s，激光功率为3w-9w，划刻面积为(2-10)mm×(2-10)mm。
4.根据权利要求1所述的相变磷化钌纳米粒子的空气激光划刻制备方法，其特征在于，所述三氯化钌前驱体盐和次磷酸钠的混合水溶液中三氯化钌水溶液与次磷酸钠溶液的摩尔比例为1:(1-40)。
5.根据权利要求4所述的相变磷化钌纳米粒子的空气激光划刻制备方法，其特征在于，所述三氯化钌水溶液的浓度为0.05m。
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