[發明專利]一種多孔金屬氧化物納米片及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811573637.4
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN111348676B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 申仲榮;李耀挺;陳先金;張明
• 申請（專利權）人: 廈門稀土材料研究所
• 主分類號: C01G3/02
• 分類號: C01G3/02;C01G23/047;B82Y30/00
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 聶稻波

1.一種多孔二維金屬氧化物納米片的制備方法，包括以下步驟：

(1)將第一金屬氧化物、堿金屬鹽、第二金屬氧化物混合，對所得混合物進行固相燒結得到層狀復合材料；

(2)將步驟(1)得到的所述層狀復合材料先后經質子化、剝離，得到摻雜的金屬氧化物納米片；

(3)對步驟(2)得到的所述摻雜的金屬氧化物納米片進行去摻雜處理來實現造孔，得到所述多孔二維金屬氧化物納米片；

其中，所述第一金屬氧化物與所述第二金屬氧化物為不同種金屬元素的氧化物，所述第一金屬氧化物為所述摻雜的金屬氧化物納米片中的主體，所述第二金屬氧化物為所述摻雜的金屬氧化物納米片中的摻雜物；

所述第一金屬氧化物為堿土金屬以及過渡金屬的氧化物；

所述第二金屬氧化物為過渡金屬的氧化物；

步驟(3)中所述去摻雜的方法是酸處理、萃取劑處理、還原處理中的任一種；

所述酸處理包括以下步驟：將所述摻雜的金屬氧化物納米片與含酸試劑反應，反應完全后經后處理得到所述多孔二維金屬氧化物納米片；

所述萃取劑處理包括以下步驟：將所述摻雜的金屬氧化物納米片與萃取劑反應，反應完全后經后處理得到所述多孔二維金屬氧化物納米片；

所述還原處理包括以下步驟：將所述摻雜的金屬氧化物納米片樣品在還原氣氛下燒結，再經酸處理得到所述多孔二維金屬氧化物納米片。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，將步驟(3)得到的所述多孔二維金屬氧化物納米片進行再分散得到所述多孔二維金屬氧化物納米片的溶液，或進行干燥得到所述多孔二維金屬氧化物納米片粉末。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述堿金屬鹽包括堿金屬的碳酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽中的一種或多種。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述第一金屬氧化物、所述堿金屬鹽和所述第二金屬氧化物按摩爾比為1:(0.01～5):(0.01～1)混合。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)得到的所述層狀復合材料為片層結構，其晶格中含有所述第一金屬氧化物、所述堿金屬鹽中的堿金屬離子和所述第二金屬氧化物。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)包括以下步驟：

(2a)質子化：將步驟(1)得到的所述層狀復合材料于酸溶液中攪拌或者浸泡得到質子化層狀材料；

(2b)剝離：將步驟(2a)得到的所述質子化層狀材料經表面活性劑處理，實現剝離，得到所述摻雜的金屬氧化物納米片。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(2b)得到的所述摻雜的金屬氧化物納米片進一步制成溶液或粉末。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含酸試劑包括添加物。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述添加物為氧化劑。

10.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)得到的所述多孔二維金屬氧化物納米片進行再分散制成溶液或粉末，包括以下步驟：將步驟(3)得到的所述多孔二維金屬氧化物納米片進行剝離，再加入溶劑中制成所述多孔二維金屬氧化物納米片溶液。

11.根據權利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述多孔二維金屬氧化物納米片溶液進行干燥得到所述多孔二維金屬氧化物納米片粉末。

12.權利要求1至11任一項所述的制備方法制備得到的多孔二維金屬氧化物納米片，其特征在于，所述多孔二維金屬氧化物納米片為多孔的二維納米片狀結構，尺寸為10nm～100μm，片厚為0.2～10nm，孔隙率為0.1％～80％，孔徑為0.1～20nm。

13.權利要求12所述多孔二維金屬氧化物納米片的應用，其特征在于，所述多孔二維金屬氧化物納米片用于納濾膜的改性、高分子改性、電極材料、催化材料、催化材料的負載、功能膜材料、傳感器材料、防腐材料領域。