[發明專利]一種BiOCl@Ti3

在審

• 申請號: 202110323123.9
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113061913A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 馬天翼;王宇;孫穎;李慧;武巧玲;吳抒遙
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: C25B1/27
• 分類號: C25B1/27;C25B1/50;C25B11/091
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 金春華

本發明涉及一種BiOCl@Ti₃C₂電催化材料的制備及其在氮還原產氨中的應用。本發明的制備方法如下：將Ti₃C₂分散在超純水中，并向溶液中加入一定量的BiCl₃，水熱反應一定時間后抽濾、干燥，即可得BiOCl@Ti₃C₂電催化材料。將該電催化材料滴涂在碳布上作為工作電極，應用于電催化氮氣還原產氨領域。本發明的電催化材料具有穩定性強和導電性好等特征，可在較低電壓下實現電催化還原N₂至NH₃，催化性能良好。制備方法簡單，重復性好，催化性能優越，十分適于在電催化合成氨領域中應用。

技術領域

本發明屬于催化劑材料領域，主要涉及一種在氮還原產氨具有較高催化性能的BiOCl@Ti₃C₂電催化材料及其制備方法和在電催化氮還原產氨中的應用。

背景技術

氨是現代工業和農業生產最為基礎的化工材料之一，并且由于其具有綠色、環保、易儲存運輸等優點，也被視為良好的氫載體。然而，由于氮氣中的強N≡N鍵(鍵能為940.95kJ/mol)，很難在溫和條件下將N₂還原為NH₃。目前，工業合成氨主要采用傳統的哈伯工藝(Haber-Bosch)，即在高溫(400～600℃)、高壓(150～350atm)條件下，鐵作為催化劑，將高純N₂和氫氣(H₂)轉化為NH₃，該過程導致巨大的能源消耗以及所排放的大量溫室氣體CO₂。因此，在常溫常壓下通過電催化氮還原反應，來實現低成本綠色環保的人工固氮變得越來越重要。電化學氮氣還原具有反應條件溫和、裝置靈活、可再生能源發電和零碳排放等優點，被看作是一種很有前景的可持續合成NH₃的替代方法。但目前電催化氮氣還原的法拉第效率和氨產率較低，水溶液中析氫競爭反應主導，催化劑的穩定性較差，選擇性較低，因此尋找合適的催化劑仍然是一個挑戰。研究發現，鉍系催化劑具有良好的催化活性，發展前景廣闊。Ti₃C₂是層狀二維(2D)過渡金屬碳化物(MXenes)的代表，由于其具有高比表面積、高導電性、高結構穩定性和組分靈活可調，最小納米層厚可控等優勢，可以有效提高金屬的催化性能。因此，將BiOCl負載到Ti₃C₂表面，開發一種制備方法簡單，重復性好，催化性能優越的電催化材料，實現了在較低電位下的氮氣還原，將極大促進電催化氮氣還原產氨技術的發展。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備方法簡單、重復性好、催化效率高的BiOCl@Ti₃C₂電催化材料的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種BiOCl@Ti₃C₂電催化材料，所述BiOCl@Ti₃C₂電催化材料是于Ti₃C₂基底上通過負載BiOCl得到。

上述的一種BiOCl@Ti₃C₂電催化材料，所述Ti₃C₂基底是剝離的片層狀二維材料Ti₃C₂。

上述的一種BiOCl@Ti₃C₂電催化材料的制備方法，方法如下：將剝離的片層狀Ti₃C₂分散在超純水中，并向溶液中加入一定量BiCl₃，水熱反應一定時間，將所得溶液抽濾、干燥，即可得到BiOCl@Ti₃C₂電催化材料。