[發明專利]一種過渡金屬化合物納米片及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011263119.X
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112427043B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 蔡衛衛;張新磊;張麗;李靜;周順發
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: B01J27/185
• 分類號: B01J27/185;B01J37/08;C02F1/30;C02F1/46;B82Y30/00;B82Y40/00;H01M10/00;C01G53/04;C01G49/02
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明提出了一種過渡金屬化合物納米片及其制備方法和應用，該納米片的制備方法，包括以下步驟：將含有過渡金屬元素的易溶鹽與尿素混合后，加水攪拌均勻，然后轉移至反應釜中進行水熱反應，離心后得到層狀金屬氫氧化物；將層狀金屬氫氧化物分散在含有酸根離子的溶液中，離心，煅燒，即得納米片。本發明的制備方法，利用層狀金屬氫氧化物層板間帶正電荷因而能吸附特定酸根陰離子的特性，將特定酸根陰離子可控吸附在層狀金屬氫氧化物層板間，再經過熱解實現利用拓撲轉化實現的過渡金屬化合物納米片的制備，通過控制反應條件，在層狀金屬氫氧化物層板內能夠實現均勻穩定的酸根陰離子吸附，熱解處理后實現程度可控轉化，最終實現在應用中性能的提升。

技術領域

本發明涉及納米材料技術領域，尤其涉及一種過渡金屬化合物納米片及其制備方法和應用。

背景技術

層狀金屬氫氧化物的基本結構是帶正電的片層和與之電荷平衡的層間陰離子交替堆積而成。其中，主板層結構與水鎂石結構類似。基本結構為M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂A^n-_x/n·mH₂O。M²⁺與M³⁺分別代表+2價和+3價的陽離子，一般三價陽離子可以是(Al³⁺、Co³⁺、Fe³⁺、Cr³⁺等)，二價的陽離子可以是(Ni²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Mn²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺等)。A^n-代表n價陰離子，可以是無機陰離子也可以是有機陰離子。

然而，申請人發現目前的層狀金屬氫氧化物在電催化、光催化、二次電池及水處理等場合的性能還有待提高。基于此，有必要對現有的層狀金屬氫氧化物進行改進以進一步提高其性能。

發明內容

有鑒于此，本發明提出了一種過渡金屬化合物納米片及其制備方法和應用，以解決現有技術中存在的技術缺陷。

第一方面，本發明提供了一種過渡金屬化合物納米片的制備方法，包括以下步驟：

將含有過渡金屬元素的易溶鹽與尿素混合后，加水攪拌均勻，然后轉移至反應釜中進行水熱反應，離心，干燥后得到層狀金屬氫氧化物；

將層狀金屬氫氧化物分散在含有酸根離子的溶液中，攪拌后，離心，于惰性氣氛中煅燒，即得過渡金屬化合物納米片。

可選的，所述的過渡金屬化合物納米片的制備方法，所述酸根離子包括次亞磷酸根、磷酸根、硫代硫酸根、硝酸根、碳酸根中的一種。

可選的，所述的過渡金屬化合物納米片的制備方法，所述層狀金屬氫氧化物包括Ni(OH)₂、NiFe-LDH、NiCo-LDH、CoFe-LDH、CoAl-LDH、NiFeCo-LDH中的一種。

可選的，所述的過渡金屬化合物納米片的制備方法，所述易溶鹽包括硝酸鹽、氯化鹽、乙酸鹽中的一種。

可選的，所述的過渡金屬化合物納米片的制備方法，將含有過渡金屬元素的易溶鹽與尿素混合后，加水攪拌均勻，然后轉移至反應釜中于100～200℃下進行水熱反應，離心，于50～100℃下干燥后得到層狀金屬氫氧化物。

可選的，所述的過渡金屬化合物納米片的制備方法，將層狀金屬氫氧化物分散在含有酸根離子的溶液中，攪拌5～10h，離心，然后于50～80℃下干燥5～10h，再于在N₂氣氛中以1～3℃/min升溫至280～500℃，并保溫1～3h，即得過渡金屬化合物納米片。

第二方面，本發明還提供了一種過渡金屬化合物納米片，采用所述的制備方法制備得到。