[發明專利]一種鈣鈦礦氧化物/Ti3

有效

• 申請號: 202110786338.4
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113522298B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 陸依;張昊;范德琪;丁明燁;楊小飛
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J27/22;B01J35/00;C02F1/04;C02F1/30;C25B1/04;C25B1/55;C25B11/031;C25B11/061;C25B11/091;C02F101/20
• 代理公司: 南京申云知識產權代理事務所(普通合伙) 32274
• 代理人: 蘇秋麗;邱興天

本發明公開了一種鈣鈦礦氧化物/Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;MXene/泡沫鎳復合材料及其制備方法和應用，屬于光熱與電化學領域。將零維Lasubgt;x/subgt;Srsubgt;1?x/subgt;CoOsubgt;3/subgt;納米顆粒與2D?Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;MXene納米片負載在導電泡沫鎳上，制得光熱協同電催化析氧的泡沫鎳復合材料。該復合材料中Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;MXene光熱材料可以將太陽光譜轉化為熱能，從而高效地進行凈水蒸發，同時產生的熱能加速電化學反應動力學，有效提高電催化材料的氧析出性能，實現高效產氧。該復合材料提供的制備原料不含貴金屬元素，造價成本低，工藝簡便，可重復性高，易于大批量生產，在海水淡化協同電解水產氧的多學科交叉領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于光熱轉化與電化學技術領域，具體涉及一種鈣鈦礦氧化物/Ti₃C₂MXene/泡沫鎳復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，隨著我國經濟的迅速發展，對淡水資源的需求也逐年增長。目前，發展較為成熟的空氣蒸餾滲透淡化工藝技術和反應式滲透淡化技術在全球較大范圍內已經得到了廣泛的研究應用，但它們仍然普遍存在大量能源消耗大、維修維護成本高等技術缺陷。因此，探索出高效的太陽能轉換技術與材料對太陽能的利用至關重要。太陽能光熱轉換是通過反射、吸收或其他方式把太陽輻射能集中起來，轉換成足夠高溫度的過程，是直接利用太陽能的有效途徑。通過太陽能轉化產生的熱能可以應用在多個領域，如光熱蒸汽轉化、光熱發電、光熱催化以及光熱化學轉化等。

在過去的幾十年里，隨著電池技術的快速發展，傳統的鉛蓄電池日漸不能滿足現代產業的用電需求，逐步被需要氧氣作為反應物的金屬空氣電池和燃料電池取代。電化學水分解法是一種通過氧釋放反應(OER)產生氧氣的便捷方法，它涉及復雜的四電子過程(2H₂O→O₂+4H⁺+4e)，而且不同基本反應之間的相關性通常會限制反應速率。目前，Ru/Ir基氧化物通常被認為是實現OER性能的有效電催化劑，但其實際應用受到儲量低和成本高的限制。因此，迫切需要開發在惡劣環境下有效、穩定且不含貴金屬的電催化劑。鈣鈦礦氧化物LaCoO₃固有的電導率和活性表面積，被研究者們應用于電化學分解水領域。近年來，研究人員將多種形貌的La_xSr_1-xCoO₃與各種導電基材(例如碳納米纖維、多孔碳和還原的氧化石墨烯)結合以提高電導率，進一步促進電催化活性。二維層狀過渡金屬碳化物(2D?Ti₃C₂MXenes)具有優異的金屬導電性，出色的親水性和多種表面官能團，使其在高效電催化方面具有很大的潛能。此外，其負電荷表面和超低功函的超薄分層為構建強界面相互作用的受限雜化電催化劑提供了平臺，有利于優化電催化劑的活性中心。Ti₃C₂?MXene的獨特二維形貌可以大大縮短進行質量擴散和電荷轉移的途徑，并獲得高度暴露的活性位點的異質結電催化劑。因此，如何將La_xSr_1-xCoO₃納米材料與2D?Ti₃C₂?MXene納米片復合，以提高La_xSr_1-xCoO₃的OER性能成為需要解決的問題。

發明內容