【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无机纳米材料电催化析氢，具体涉及一种金属合金-mxene催化剂和多孔金属合金-mxene催化剂及其制备方法及应用。
技术介绍
1、近年来，化石能源的过度消耗带来了能源危机和环境污染等严重问题。因此，开发清洁的可再生能源成为了当前的紧迫问题。电化学技术可以实现高效、低成本的清洁能源转化，而这种技术主要依赖于高效的电催化剂，包括au、pt和pd等贵金属。虽然非贵金属催化剂在电催化制氢方面取得了显著进展，但pt基贵金属催化剂因其具有最低的h*吸附吉布斯自由能(δg)(δgh*＝-0.09ev)，仍是目前酸性介质中her活性最强的催化剂。然而，铂的高稀缺性和高成本严重制约了其在电催化领域的应用。
2、因此，有必要构建合理的铂基纳米催化剂，在保持高质量活性的同时，最大限度地降低金属铂的含量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的贵金属pt的高成本和低储量严重限制了其在电催化析氢领域的广泛应用的缺陷问题，提供一种金属合金-mxene催化剂和多孔金属合金-mxene催化剂及其制备方法及应用，该金属合金-mxene催化剂和多孔金属合金-mxene催化剂具有优异的her(析氢反应)电化学催化性能。
2、为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种金属合金-mxene催化剂，其中，所述金属合金-mxene催化剂包括二维材料mxene以及负载在所述二维材料mxene上的金属合金；所述二维材料mxene包括过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化合物中的一
3、本专利技术第二方面提供了一种前述所述的催化剂的制备方法，其中，所述的制备方法包括：
4、在特定溶剂下，将金属合金前驱体材料与二维材料mxene接触进行反应，利用水热法将所述金属合金原位还原负载于所述二维材料mxene上。
5、本专利技术第三方面提供了一种多孔金属合金-mxene催化剂，其中，所述多孔金属合金-mxene催化剂包括金属合金-mxene以及负载在所述金属合金-mxene上的有机微球，且所述有机微球具有多孔结构；
6、其中，所述金属合金-mxene为前述所述的金属合金-mxene催化剂。
7、本专利技术第四方面提供了前述所述的多孔金属合金-mxene催化剂的制备方法，其中，所述的制备方法包括：
8、(1)将金属合金-mxene、有机微球和去离子水接触进行超声处理，得到溶液；
9、(2)将所述溶液涂覆在电极表面上；
10、(3)将经步骤(2)后涂覆的电极浸渍在有机溶剂中，形成多孔金属合金-mxene催化剂。
11、本专利技术第五方面提供了一种金属合金-mxene催化剂和/或多孔金属合金-mxene催化剂在电催化析氢材料中的应用。
12、通过上述技术方案，本专利技术具有如下优点：
13、(1)本专利技术中制备的pt3ni纳米颗粒将贵金属pt与非贵金属ni结合形成pt3ni纳米合金，在降低铂含量的同时，可以有效调节组分的电子结构，从而促进了pt3ni纳米合金的活化。
14、(2)本专利技术中pt3ni纳米颗粒与二维载体mxene的耦合导致它们之间的电荷转移，mxene进一步促进了pt3ni纳米颗粒活化，最终使得铂镍合金-mxene催化剂表现出优异的her催化性能和良好的稳定性。
15、(3)本专利技术通过模板法将铂镍合金-mxene组装成多孔的3d网络结构。有序多孔3d网络结构的铂镍合金-mxene提供了快速的离子传输路径和高利用率的活性位点，从而具有优异的her电化学催化性能。
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1.一种金属合金-MXene催化剂，其特征在于，所述金属合金-MXene催化剂包括二维材料MXene以及负载在所述二维材料MXene上的金属合金；所述二维材料MXene包括过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化合物中的一种或多种；所述二维材料MXene的化学通式为Mn+1XnTX,其中，n＝1–3，M为Ti、Zr、V和Mo中的一种或多种，X为C或N元素，Tx为表面基团-OH、-O、-F和-Cl中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述二维材料MXene包括Ti3C2Tx、Ti2CTx、Mo2CTx和Ti3C2中的一种或多种；其中，Tx代表-O、-OH和-F官能团中的一种或多种；
3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，所述金属合金包括铂镍合金、铂铜合金、铂锌合金和铂钴合金中的一种或多种；
4.一种权利要求1-3中任意一项所述的催化剂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述特定溶剂选自乙醇、苯甲醇、苯乙醇、苯丙醇、苯甲酸、苯乙酸、苯甲醛和水中一种或多种；
6.一
7.根据权利要求6所述的多孔金属合金-MXene催化剂，其中，所述多孔金属合金-MXene催化剂具有反蛋白石结构；
8.一种权利要求6或7所述的多孔金属合金-MXene催化剂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述超声处理的条件包括：超声频率为10-150Hz，超声时间为5min-2h；优选地，超声频率为50-150Hz，超声时间为5min-1h；
10.一种金属合金-MXene催化剂和/或多孔金属合金-MXene催化剂在电催化析氢材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种金属合金-mxene催化剂，其特征在于，所述金属合金-mxene催化剂包括二维材料mxene以及负载在所述二维材料mxene上的金属合金；所述二维材料mxene包括过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化合物中的一种或多种；所述二维材料mxene的化学通式为mn+1xntx,其中，n＝1–3，m为ti、zr、v和mo中的一种或多种，x为c或n元素，tx为表面基团-oh、-o、-f和-cl中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述二维材料mxene包括ti3c2tx、ti2ctx、mo2ctx和ti3c2中的一种或多种；其中，tx代表-o、-oh和-f官能团中的一种或多种；
3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，所述金属合金包括铂镍合金、铂铜合金、铂锌合金和铂钴合金中的一种或多种；
4.一种权利要求1-3中任意一项所述的催化剂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括：
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：李立宏，孔纬，王思，宋延林，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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