The invention relates to a novel catalyst based on metal organic framework material and a preparation method and application thereof, which belongs to the technical field of functional nanometer material preparation. Using Ti3AlC2 as the raw material by acid solution corrosion milling sieve Ti3AlC2, Al atomic layer is removed to generate two-dimensional material Ti3C2 nanosheets, then Ti3C2 nanosheets, cobalt acetate hydrate and four 1,4 terephthalic acid as precursor by in situ growth method, four hydrated cobalt acetate and 1,4 terephthalic acid to generate a metal organic framework on the surface of Ti3C2 (MOF) - CoBDC acid cobalt complex, both to obtain the composite product of titanium carbide acid cobalt complex compound Ti3C2 CoBDC, this method in the preparation of simple operation safety, short production cycle, low production cost, high yield and no by-products, there to achieve the expansion of production, has good application prospects.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功能纳米材料制备
,具体涉及一种基于金属有机框架材料的新型催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
随着化石燃料的消耗殆尽,能源问题及环境危机成为突出的社会问题。寻找高效清洁的替代能源,具有重要的研究意义。电化学能因其清洁、高效等特点越来越受到人们的重视。氧还原反应和析氧反应是电化学反应的核心部分。铂,钌,铑,铱及以其为基础的复合物是常用的贵金属双功能催化剂,其催化性能高,抗积碳能力强,稳定性好,但由于其价格昂贵,存储量少,寻找替代材料已成为当务之急。在过去几年,研究者在纳米技术和合成化学发展的基础上,探索出一系列材料来降低贵金属的用量,如铂基合金材料,即将少量金属铂与过渡金属(或其氧化物)、纳米碳杂化材料、非金属碳基材料等进行复合,探索出降低贵金属材料的新型催化剂。基于文献中的报道,双功能催化剂可以分为两大种类:碳基催化剂和混合金属氧化物催化剂。碳基催化剂包括掺氮石墨烯、掺氮多孔碳、掺硼碳、碳纳米管和石墨烯等。近年来,随着石墨碳(如碳纳米管、石墨烯纳米片等)的普及,碳基材料获得了极大的重视,然而对碳基催化剂的研究仍然处于初始阶段,而且其作为双功能催化剂的不稳定性仍然是一个巨大的挑战。近年来,一种新型的二维材料——MXene,正引起人们的注意。MXene是一种新型过渡金属碳氮化物,具有类石墨烯结构,其化学式为Mn+1Xn,通过刻蚀三元层状化合物Mn+1AXn中的Al原子层得到,其中,n=1、2、3,M为早期过渡金属元素,X为碳或氮元素,A代表13或14族元素。目前,已知的MAX相大约有60多种,Ti3AlC2是其代表性化合物。2011年, ...
【技术保护点】
一种基于金属有机框架材料的新型催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)运用球磨的方法,将Ti3AlC2在乙醇中进行球磨,真空干燥后过筛,得到尺寸较小的Ti3AlC2粉末;(2)采用水热法,加入辅助材料和酸性溶液,利用酸性溶液腐蚀处理过的Ti3AlC2粉末,刻蚀掉Ti3AlC2结构中的Al原子层,辅助材料进一步扩大层与层之间的距离,得到手风琴状的Ti3C2,将得到的产物洗三遍;(3)将步骤(2)得到的Ti3C2溶液进行超声,即得到超薄的二维Ti3C2纳米片;(4)将步骤(3)所得超声后的Ti3C2纳米片与四水合醋酸钴溶解在体积比为1:2的N,N‑二甲基甲酰胺和乙腈中,作为反应的上层,体积比为1:1的N,N‑二甲基甲酰胺和乙腈的混合溶液作为中层,将1,4‑对苯二甲酸溶于体积比为2:1的N,N‑二甲基甲酰胺和乙腈中作为下层,分别按照下中上层将三种溶液缓慢加入同一个试管中,静置一天,得到碳化钛和对苯二甲酸钴配合物的复合物Ti3C2‑CoBDC,再将产物离心洗涤,真空干燥;(5)将步骤(4)干燥后的产物进行研磨并高温退火,自然降温。
【技术特征摘要】
1.一种基于金属有机框架材料的新型催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)运用球磨的方法,将Ti3AlC2在乙醇中进行球磨,真空干燥后过筛,得到尺寸较小的Ti3AlC2粉末;(2)采用水热法,加入辅助材料和酸性溶液,利用酸性溶液腐蚀处理过的Ti3AlC2粉末,刻蚀掉Ti3AlC2结构中的Al原子层,辅助材料进一步扩大层与层之间的距离,得到手风琴状的Ti3C2,将得到的产物洗三遍;(3)将步骤(2)得到的Ti3C2溶液进行超声,即得到超薄的二维Ti3C2纳米片;(4)将步骤(3)所得超声后的Ti3C2纳米片与四水合醋酸钴溶解在体积比为1:2的N,N-二甲基甲酰胺和乙腈中,作为反应的上层,体积比为1:1的N,N-二甲基甲酰胺和乙腈的混合溶液作为中层,将1,4-对苯二甲酸溶于体积比为2:1的N,N-二甲基甲酰胺和乙腈中作为下层,分别按照下中上层将三种溶液缓慢加入同一个试管中,静置一天,得到碳化钛和对苯二甲酸钴配合物的复合物Ti3C2-CoBDC,再将产物离心洗涤,真空干燥;(5)将步骤(4)干燥后的产物进行研磨并高温退火,自然降温。2.根据权利要求1所述的基于金属有机框架材料的新型催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(2)所述的酸性溶液为氢氟酸。3.根据权利要求1所述的基于金属有机框架材料的新型催化剂...
【专利技术属性】
技术研发人员:黄晓,黄维,赵丽,李绍周,
申请(专利权)人:南京工业大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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