一种在碳载体表面原位生长过渡金属氢氧化物的方法

本发明公开一种在碳载体表面原位生长过渡金属氢氧化物的方法，涉及碳负载过渡金属氢氧化物纳米片制备。

背景技术：

1、过渡金属氢氧化物纳米片因具有较大的比表面积和化学稳定性，被广泛用于电催化、环境催化和储能材料，但因导电性差和制备过程易团聚等限制了其广泛的应用前景。研究发现，将其均匀负载于碳载体表面不仅可提高材料的导电性，亦可暴露更多的活性位点，增强催化剂活性。然而，常用商业碳载体(碳黑、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯等)通常受其惰性表面和较差亲水性的限制，很难稳定地将催化剂活性物质均匀负载于碳载体表面，导致催化剂稳定性较差。

2、常见的改性方法是利用强氧化剂氧化增加含氧官能团(oh-或-cooh)以及化学还原或物理浸渍法锚定少量金属原子，再通过水热反应将过渡金属氢氧化物负载于其表面。但以上制备方法均存在制备工艺复杂、影响因素较多、可重复性差等缺点，制备的催化剂催化效果不佳，且极易造成资源浪费。此外，前述问题也导致难以实现调控功能。

3、本
技术实现要素：

4、本发明目的在于，提供一种在碳载体表面原位生长过渡金属氢氧化物的方法，解决现有技术中碳负载在碳载体表面原位生长过渡金属氢氧化物的方法可重复性差、反应过程已脱落失活和难以实现调控功能等问题。

5、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，发明是通过以下技术方案实现：

6、一种在碳载体表面原位生长过渡金属氢氧化物的方法，将两性金属引入不同的碳基底作为反应桥梁和对应氢氧化物的锚定点，通过水解显碱性的溶液进行刻蚀在基底表面原位生长相应的氢氧化物超薄纳米片。

7、进一步的，所述水解显碱性的溶液为氨水(nh3·h2o)或铵盐。

8、进一步的，所述两性金属为co、ni、al中的一种。

9、进一步的，所述碳基底为碳纳米纤维、碳纳米管、mof和生物质衍生的碳材料中的一种。

10、进一步的，通过调节氨水(nh3·h2o)或铵盐的浓度，反应温度、反应时间调控所述两性和氢氧化物纳米片的含量及厚度。

11、进一步的，还可引入锌盐进行调控碳载体的孔径分布和比表面积。

12、进一步的，所述锌盐为zn(no3)2、znso4、zncl2中的一种。

13、有益效果：

14、本发明通过将两性金属直接嵌入不同碳载体中，形成大量的锚定点。再利用胺盐水解产生的oh-刻蚀两性金属，形成相应氢氧化物原位生长在其表面，操作简单，反应条件温和，具有普适性，可适用于规模化商业生产。同时，根据催化反应特点和反应类型，还可通过调节刻蚀剂nh3·h2o、铵盐等的浓度，反应温度、反应时间等进一步调控材料中金属和氢氧化物纳米片的含量及厚度，适用于不同反应类型的催化剂和储能材料，适用范围广。因此，本发明在催化剂和储能方面具有广阔的应用前景。

15、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术实现思路

技术特征：

1.一种在碳载体表面原位生长过渡金属氢氧化物的方法，其特征在于，将两性金属引入不同的碳基底作为反应桥梁和对应氢氧化物的锚定点，通过水解显碱性的溶液进行刻蚀在基底表面原位生长相应的氢氧化物超薄纳米片。

2.根据权利要求1所述的在碳载体表面原位生长过渡金属氢氧化物的方法，其特征在于，所述水解显碱性的溶液为氨水(nh3·h2o)或铵盐。

3.根据权利要求1或2所述的在碳载体表面原位生长过渡金属氢氧化物的方法，其特征在于，所述两性金属为co、ni、al中的一种。

4.根据权利要求3所述的在碳载体表面原位生长过渡金属氢氧化物的方法，其特征在于，所述碳基底为碳纳米纤维、碳纳米管、mof和生物质衍生的碳材料中的一种。

5.根据权利要求4所述的在碳载体表面原位生长过渡金属氢氧化物的方法，其特征在于，通过调节氨水(nh3·h2o)或铵盐的浓度，反应温度、反应时间调控所述两性和氢氧化物纳米片的含量及厚度。

6.根据权利要求5所述的在碳载体表面原位生长过渡金属氢氧化物的方法，其特征在于，还可引入锌盐进行调控碳载体的孔径分布和比表面积。

7.根据权利要求6所述的在碳载体表面原位生长过渡金属氢氧化物的方法，其特征在于，所述锌盐为zn(no3)2、znso4、zncl2中的一种。

技术总结
本发明公开的一种在碳载体表面原位生长过渡金属氢氧化物的方法，将两性金属引入不同的碳基底作为反应桥梁和对应氢氧化物的锚定点，通过水解显碱性的溶液进行刻蚀在基底表面原位生长相应的氢氧化物超薄纳米片。本发明通过将两性金属M直接嵌入不同碳载体中，形成大量的锚定点。再利用胺盐水解产生的OH<supgt;‑</supgt;刻蚀两性金属M，形成相应氢氧化物原位生长在其表面，操作简单，反应条件温和，具有普适性，可适用于规模化商业生产。同时，根据催化反应特点和反应类型，还可通过调节刻蚀剂NH<subgt;3</subgt;·H<subgt;2</subgt;O、铵盐等的浓度，反应温度、反应时间等进一步调控材料中金属M和氢氧化物纳米片的含量及厚度，适用于不同反应类型的催化剂和储能材料，适用范围广。

技术研发人员：鲁振江,曹亚丽,胡金豆,谢晶
受保护的技术使用者：新疆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24