[發(fā)明專(zhuān)利]自組裝層狀結(jié)構(gòu)材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310284738.4
• 申請(qǐng)日: 2023-03-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116356364A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄔家臻;蔡衛(wèi)征;劉傳龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南方科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C25B11/091
• 分類(lèi)號(hào): C25B11/091;B01J23/63;B01J37/06;C25B1/04
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 徐章偉

本發(fā)明公開(kāi)了一種自組裝層狀結(jié)構(gòu)材料及其制備方法和應(yīng)用。該自組裝層狀結(jié)構(gòu)材料的制備方法包括：將金屬間電子化物RTX與強(qiáng)酸混合刻蝕，以便得到自組裝層狀結(jié)構(gòu)材料；其中，R包括鑭系元素中的至少之一，T包括過(guò)渡金屬中的至少之一，X包括硅和鍺中的至少之一。采用該方法可以制備得到比表面積大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，粒徑較小的自組裝層狀結(jié)構(gòu)材料，且該方法操作簡(jiǎn)單，原料易得，包括該自組裝層狀結(jié)構(gòu)材料的催化劑具有優(yōu)異的催化性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自組裝層狀結(jié)構(gòu)材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

金屬間電子化物(electride)RTX是由H.Hosono教授團(tuán)隊(duì)率先開(kāi)發(fā)出的一大類(lèi)具有四方晶體結(jié)構(gòu)(P4/nmm)的金屬間化合物。其以相對(duì)極低的功函數(shù)、高濃度的表面陰離子電子、極強(qiáng)的熱穩(wěn)定性、水溶液中穩(wěn)定性、極大的調(diào)控空間等特點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。但是，目前尚沒(méi)有可以在較低溫度(室溫)下制備二維金屬-硅結(jié)構(gòu)材料，并使得二維金屬-硅結(jié)構(gòu)材料的粒徑較小以及比表面積較大的方法。

因此，現(xiàn)有制備二維金屬-硅結(jié)構(gòu)材料技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種自組裝層狀結(jié)構(gòu)材料及其制備方法和應(yīng)用。采用該方法可以制備得到比表面積大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，粒徑較小的自組裝層狀結(jié)構(gòu)材料，且該方法操作簡(jiǎn)單，原料易得，包括該自組裝層狀結(jié)構(gòu)材料的催化劑具有優(yōu)異的催化性能。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種制備自組裝層狀結(jié)構(gòu)材料的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括：

將金屬間電子化物RTX與強(qiáng)酸混合刻蝕，以便得到自組裝層狀結(jié)構(gòu)材料；

其中，R包括鑭系元素中的至少之一，T包括過(guò)渡金屬中的至少之一，X包括硅和鍺中的至少之一。

根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的方法，將金屬間電子化物RTX與強(qiáng)酸混合刻蝕，R包括鑭系元素中的至少之一，T包括過(guò)渡金屬中的至少之一，X包括硅和鍺中的至少之一，強(qiáng)酸對(duì)金屬間電子化物RTX中的鑭系元素具有較強(qiáng)的刻蝕能力，且不會(huì)對(duì)過(guò)渡金屬、硅和鍺進(jìn)行刻蝕，即強(qiáng)酸對(duì)將金屬間電子化物RTX中的R進(jìn)行了定向刻蝕，去除結(jié)構(gòu)中的R元素，同一層的T和X分別向內(nèi)聚集形成T層和X層交替結(jié)構(gòu)，即得到高度有序的自組裝二維金屬T-X結(jié)構(gòu)材料，該材料幾乎全部是T和X元素，R元素的摩爾含量小于1％，在刻蝕過(guò)程中，金屬間電子化物的整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)重組，完全失去了原來(lái)的晶體結(jié)構(gòu)和電子化物特征，形成獨(dú)特的自組裝層狀結(jié)構(gòu)，該自組裝層狀結(jié)構(gòu)具有高周期性的過(guò)渡金屬-硅/鍺層狀特征，比表面積也得到了巨大的提升，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，粒徑較小。由此，采用該方法可以制備得到比表面積大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，粒徑較小的自組裝層狀結(jié)構(gòu)材料，且該方法操作簡(jiǎn)單，原料易得，可適合大規(guī)模制備，包括該自組裝層狀結(jié)構(gòu)材料的催化劑具有優(yōu)異的催化性能。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的制備自組裝層狀結(jié)構(gòu)材料的方法還可以具有如下技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述R包括La、Ce和Pr中的至少之一，所述T包括Ni、Fe、Co、Mo、Mn、Cu和Ru中的至少之一。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述強(qiáng)酸包括鹽酸、硝酸、硫酸、高氯酸、氫碘酸、氫溴酸和對(duì)甲苯磺酸中的至少之一。由此，可以制備得到比表面積大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，粒徑較小的自組裝層狀結(jié)構(gòu)材料。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述強(qiáng)酸的濃度為0.01mol/L-10mol/L。由此，可以制備得到比表面積大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，粒徑較小的自組裝層狀結(jié)構(gòu)材料。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述強(qiáng)酸與所述金屬間電子化物RTX的摩爾比不小于3。由此，可以制備得到比表面積大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，粒徑較小的自組裝層狀結(jié)構(gòu)材料。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述混合刻蝕的溫度為-20℃～100℃。由此，可以制備得到比表面積大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，粒徑較小的自組裝層狀結(jié)構(gòu)材料。