1.一种室温铁磁性半导体,其特征在于:呈颗粒状,包括过渡金属硼化物载体,包覆于所述过渡金属硼化物载体表面的过渡金属氧化物层,以及负载于所述过渡金属硼化物载体表面或内部的纳米金属颗粒;所述过渡金属氧化物层的厚度小于10 nm;
所述纳米金属颗粒的形貌为纳米棒、纳米线、纳米片、纳米块;
所述过渡金属硼化物为硼化钛、硼化锆、硼化铬、硼化铪和硼化钨中的任意一种或多种;
所述过渡金属氧化物选自氧化钛、氧化锆、氧化铬、氧化铪和氧化钨中的任意一种或多种;
所述纳米金属颗粒选自Pd、Au、Ag、Ru、Rh、Ir和Cu中的任意一种或多种。
2.如权利要求1所述的室温铁磁性半导体,其特征在于:所述过渡金属硼化物为TiB2;
所述过渡金属氧化物为TiO2;
所述纳米金属颗粒为Pd。
3.如权利要求1或2所述的室温铁磁性半导体,其特征在于:所述纳米金属颗粒和过渡金属硼化物载体的质量比为0.01:100~20:100;
2 2
所述过渡金属硼化物载体的粒径在2~500nm,比表面积为10~400m/g或50~550m/g2
或60~800m/g;
所述纳米金属颗粒的尺寸大于10 nm。
4.如权利要求3所述的室温铁磁性半导体,其特征在于:所述纳米金属颗粒和过渡金属硼化物载体的质量比为0.05:100~2:100;
所述过渡金属硼化物载体的粒径在50~150nm;
所述纳米金属颗粒的尺寸为20‑200 nm。
5.一种如权利要求1‑4之一所述室温铁磁性半导体的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)通过高温熔盐法、硼热还原法或碳热还原法制备表面形成有过渡金属氧化物层的过渡金属硼化物载体;
2)通过水热法或水解法制备纳米金属颗粒;
3)将步骤2)制备的纳米金属颗粒通过初始浸渍法负载于过渡金属硼化物载体表面或其内部,然后通过热处理稳定所得产物,同时去除材料表面的配体和污染物,得到室温铁磁性半导体。
6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于:
步骤1)中,所述表面形成有过渡金属氧化物层的过渡金属硼化物载体通过高温熔盐法制备,包括:将纳米金属氧化物、硼粉、NaCl和KCl混合研磨后在管式炉中高温煅烧,再经煮沸、水洗和醇洗后干燥制备得到;
在步骤1)获得表面形成有过渡金属氧化物层的过渡金属硼化物载体后,进行二次煅烧,进一步调控表面过渡金属氧化物层和过渡金属硼化物载体,得到饱和磁化强度更高的材料;
步骤2)中,所述纳米金属颗粒通过水热法制备,包括:将氯化物、碘化钠、聚乙烯吡咯烷酮和水混合搅拌后倒入反应釜中反应,再用丙酮和乙醇洗涤离心后干燥制备得到;
步骤3)制得室温铁磁性半导体之后,在具体应用过程中,直接应用或将室温铁磁性半导体制备成膜后应用。
7.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于:
所述过渡金属硼化物载体的制备方法包括:将纳米金属氧化物粉末和硼粉作为主反应物,纳米金属氧化物和硼粉的摩尔比为2:1~1:10;NaCl和KCl作为熔融盐,NaCl和KCl的摩尔比为1:0.5~2;纳米金属氧化物粉末和硼粉总质量、NaCl和KCl总质量的比为2:1~10;将上述原料混合并研磨后,置于氧化铝或铂金坩埚中,在惰性气体保护下置于管式炉中升温至800~1200℃,升温速率为5~20℃/min,并在该温度保持1~5h,冷却到室温后,用水和乙醇洗涤,去除杂质,在20 80℃下干燥2 48h,得到表面形成有过渡金属氧化物层的过渡金属~ ~硼化物载体;
所述二次煅烧的温度为200~1200℃;煅烧气氛为氮气、氩气、氦气中的任意一种或多种;
所述金属纳米颗粒的制备方法包括:将氯化物作为主要反应物,碘化钠作为还原剂,其质量为0~300mg;聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂,其质量为400~800mg;水作为溶剂;将上述原料搅拌后倒入反应釜中,水热温度为180~220℃,升温速率为5~20℃/min,并在该温度保持2~24h;冷却至室温后,用丙酮和乙醇洗涤,去除杂质在20 80℃下干燥2 48h,得~ ~到纳米金属颗粒。
8.一种电催化制氢方法,其特征在于:以权利要求1‑4之一所述室温铁磁性半导体或如权利要求5‑7之一所述制备方法制得的室温铁磁性半导体作为催化剂,将室温磁性半导体在外加磁场作用下磁化后以提升其电催化性能后进行电催化制氢。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于:
所述外加磁场的强度大小为0.5~3T;
所述外加磁场的磁化时间为30~300s;
制氢过程中还包括助剂,所述助剂为KOH、NaOH、K2CO3、Na2CO3、甲酸钠和乙二胺中的任意一种或任意多种;
制氢温度为0℃~100℃。