一种用于电催化乙醇氧化的MXenes负载金属烯复合材料及其制备方法

本发明属于负载型纳米金属催化剂制备领域，更具体地，涉及一种用于电催化乙醇氧化的mxenes负载金属烯复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、金属烯是一类只有几层原子厚度的二维超薄金属纳米片，其具有超高活性表面积、大表面能以及丰富不饱和位点等诸多性质，已经成为前景广阔的电催化剂材料。目前，一般采用掺杂、缺陷工程、配位工程等方法提升金属烯的催化活性，但其效果并不明显。构筑负载型纳米金属催化剂，利用金属-载体相互作用(smi)调控金属活性位点的化学成分、电子结构、局域配位环境是设计高活性催化剂的有效途径。mxenes是一类新型二维层状纳米材料，包括过渡金属碳化物、氮化物及其碳氮化物，其化学通式为mn+1xntx，其中m为前过渡金属元素(sc、ti、v、cr、zr、nb、mo、hf、ta等)，x为c、n或者cn，tx为表面官能团(-oh、-f、-o等)，n为1、2、3。由导电碳原子层和金属层形成的独特二维层状结构和表面化学组成赋予了mxenes材料优异的导电能力、亲水特性以及高表面化学活性，使得mxenes成为非常有潜力的纳米金属催化剂载体材料和理想的金属-载体相互作用研究平台。因此，构筑mxenes负载的金属烯复合材料有望通过电子、几何以及组分效应调控金属活性位点，从而提高其催化活性。然而，金属烯和mxenes的表面性质差异非常大，构筑mxenes负载金属烯复合材料非常困难。因此，急需要开发出一种mxenes负载金属烯复合材料的制备方法。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明旨在提供一种mxenes负载金属烯复合材料及其制备方法。

2、本发明涉及的mxenes负载的金属烯复合材料的特征如下，包括：

3、mxenes负载的金属烯复合材料，其特征在于，所述的金属烯均匀负载在mxenes载体上。

4、进一步的，所述的mxenes包括ti3c2tx、ti2ctx、mo2ctx，但不限于ti3c2tx、ti2ctx、mo2ctx，优选为ti3c2tx。

5、进一步的，所述的金属烯成分包括pt、ir、pd，rh，但不限于pt、ir、pd、rh，优选为pd。

6、进一步的，所述的金属烯的横向尺寸在20-100nm，厚度在0.8-2nm。

7、mxenes负载的金属烯复合材料制备过程如下，包括以下步骤：

8、s1采用氟化锂-盐酸混合溶液对ti3alc2粉末进行化学剥离，得到少层或者单层ti3c2tx纳米片溶液。

9、s2将上述ti3c2tx纳米片溶液冷冻干燥。

10、s3将冷冻干燥后的ti3c2tx纳米片、相应的金属盐前驱体(乙酰丙酮盐)、六羰基钼以及抗坏血酸加入油胺中，并超声至均匀混合。

11、s4将上述超声均匀的混合物油浴加热。待反应结束后，采用环己烷和乙醇混合溶液将黑色沉淀产物离心洗涤三次即可。

12、按上述方案，所述的步骤s3中，ti3c2tx纳米片与金属盐前驱体质量的比例为3:1-3:2，ti3c2tx纳米片与六羰基钼质量的比例为3:1-3:2，ti3c2tx纳米片与抗坏血酸质量的比例为1:1-1:2。

13、按上述方案，所述的步骤s4中的反应温度为50-100摄氏度，反应时间为2-5小时。

14、如上所述的ti3c2tx负载金属烯复合材料或使用如上制备方法合成的ti3c2tx负载金属烯复合材料作电催化乙醇氧化应用。

15、本发明与现有技术相比有以下突出优势：

16、(1)本发明构筑的mxenes负载的金属烯复合材料电催化乙醇氧化活性高、稳定性好。

17、(2)本发明中所述的制备方法具有普适性，可制备一系列mxenes负载的金属烯复合材料。

18、(3)本发明所述的制备方法简单、快捷高效，易于实现规模化和工业化生产。

技术特征：

1.一种用于电催化乙醇氧化的mxenes负载金属烯复合材料，其特征在于，所述的金属烯均匀负载在mxenes载体上。

2.根据权利要求1所述的mxenes包括但不限于ti3c2tx、ti2ctx、mo2ctx，优选为ti3c2tx。

3.根据权利要求1所述的金属烯成分包括但不限于pt、ir、pd、rh，优选为pd。

4.根据权利要求1所述的所述的金属烯,其特征在于，横向尺寸在20-100nm，厚度在0.8-2nm。

5.根据权利要求1所述的金属烯，其特征在于，质量负载在5％-15％。

6.权利要求1所述的mxenes负载的金属烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的步骤s3中，ti3c2tx纳米片与金属盐前驱体质量的比例为3:1-3:2，ti3c2tx纳米片与六羰基钼质量的比例为3:1-3:2，ti3c2tx纳米片与抗坏血酸质量的比例为1:1-1:2。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的步骤s4中，反应温度为50-100摄氏度，反应时间为2-5小时。

技术总结
本发明公开了一种用于乙醇氧化的MXenes负载金属烯复合材料及其制备方法。本发明制备的复合材料以MXenes纳米片为载体，具有几层原子厚度的金属烯均匀负载在上述纳米片上。该制备方法操作简便、快捷高效，具有普适性。同时，该方法制备的MXenes负载金属烯复合材料具有优异的电催化乙醇氧化性能。

技术研发人员：谭勇文,彭伟,彭鸣
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15