【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电催化剂，具体涉及一种mxene/nimn-ldhs杂化体电催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、电化学水分解在绿色能源和环境保护的发展中越来越重要。然而，水分解反应的动力学缓慢，特别是对于经历四电子(4e-)转移过程的oer，因此，通常需要优秀的电催化剂来加速反应，降低过电位，提高能量转换效率。目前，贵金属氧化物(如ruo2和iro2)表现出良好的oer性能，但它们昂贵的成本、供应短缺和较差的电化学稳定性阻碍了它们的大规模应用。此外，这些贵金属基催化剂缺乏良好的导电性，在碱性电解质中电解水的过程中可能会发生氧化，形成高价氧化物(如ruo4和iro3)。因此，近年来，探索高活性、强稳定性和不含贵金属的电催化剂引起了人们的极大关注。
2、到目前为止，已经开发了大量的非贵金属催化剂，如钙钛矿、尖晶石、层结构氧化物、和其他金属氧化物。在这些电催化剂中，层状双氢氧化物(ldhs)是典型的非贵金属类水滑石粘土材料和一类结构相似的层状双金属化合物，因其组成和结构的灵活性、简单的制备方法和独特的物理化学性质而被认为是一种有前景的非贵金属oer电催化剂候选者，特别是镍基ldh，如nife-ldh、nico-ldh和nimn-ldhs已被广泛研究。然而，它们的导电性差，活性位点暴露不足和电化学活性表面积有限(ecsa)严重阻碍了它们进一步提高电催化oer性能以及实际应用。
3、针对现有贵金属催化剂成本高、供应短缺、稳定性差以及非贵金属催化剂导电性差、活性位点暴露不足、电化学活性表面积有限等问题，急需找到一种更加
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种mxene/nimn-ldhs杂化体电催化剂及其制备方法，以解决现有电解水催化剂存在的成本高、制备复杂以及电催化性能不足的技术问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术公开了一种mxene/nimn-ldhs杂化体电催化剂的制备方法，包括以下步骤：
4、1)将ti3alc2粉体与氟化盐充分混合，得到第一混合物；
5、2)将第一混合物与盐酸溶液混合，搅拌反应后，经水洗，真空干燥，得到第一粉体；
6、3)将第一粉体与第一份nicl2·6h2o和mncl2·4h2o混合，得到第二混合物，将第二混合物与去离子水混合后得到第一混合溶液，将第一混合溶液与n-甲基吡咯烷酮溶液混合，得到第二混合溶液；
7、4)对第二混合溶液进行液相剪切后，与第二份nicl2·6h2o和六亚甲基四胺混合，经水热反应后，得到第三混合物；将第三混合物进行水洗、醇洗和冷冻干燥后，得到mxene/nimn-ldhs杂化体电催化剂。
8、优选地，步骤1)中，ti3alc2粉体与氟化盐的摩尔比为1：(1-2)；氟化盐为氟化钠、氟化锂和氟化铵中的任意一种。
9、优选地，步骤2)中，第一混合物与盐酸溶液的固液比为(0.015-0.055)g：1ml；盐酸溶液的摩尔浓度为5.57-10.05mol/l。
10、优选地，步骤2)中，搅拌反应的时间为12.5-23.5h；搅拌反应的温度为40-55℃。
11、优选地，步骤3)中，第一粉体、第一份nicl2·6h2o与mncl2·4h2o的质量比为1：(0.5-1.2)：(0.5-1.2)。
12、优选地，步骤3)中，第二混合物与去离子水的固液比为(0.012-0.021)g：1ml；第一混合溶液与n-甲基吡咯烷酮溶液的体积比为1：(0.15-0.23)。
13、优选地，步骤4)中，第二混合溶液进行液相剪切的时间为6.5-11.5h。
14、优选地，步骤4)中，第二份nicl2·6h2o与六亚甲基四胺的摩尔比为1：(0.6-1)。
15、优选地，步骤4)中，水热反应的温度为120-140℃，水热反应的时间为3-8h。
16、本专利技术还公开了一种mxene/nimn-ldhs杂化体电催化剂，采用上述制备方法制得。
17、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
18、本专利技术公开了一种mxene/nimn-ldhs杂化体电催化剂的制备方法，将ti3alc2粉体与氟化盐充分混合，确保刻蚀剂与原料的均匀接触，为后续mxene的制备奠定坚实基础。通过盐酸溶液的刻蚀作用，进一步促进al层的去除，并与氟化盐共同作用，使mxene层得以有效剥离。将mxene粉体与nicl2·6h2o和mncl2·4h2o混合，成功引入了构成nimn-ldhs的关键元素ni和mn。同时，n-甲基吡咯烷酮的加入改善了混合物的分散性和稳定性，为后续的水热反应和nimn-ldhs的形成创造了更加有利的条件。通过液相剪切进一步分散和均匀化混合物，使ni和mn元素更加均匀地分布在mxene表面。随后与nicl2·6h2o和六亚甲基四胺混合，并进行水热反应，促进了nimn-ldhs在mxene表面的生长；最终得到具有优异电催化性能的mxene/nimn-ldhs杂化体电催化剂。本专利技术探究出了一种更加经济便捷的制备电解水所需催化剂的方法，采用低成本的制备工艺，制备了mxene/nimn-ldhs杂化体电催化剂，有效的增强了nimn-ldhs的电化学活性，提升了其电催化性能。基于ni和fe元素的nife-ldh材料因为其较为低廉的制备价格，以及在碱性环境中表现出的较强的催化水的电解的能力，能够实现大批量生产，可望用于替代昂贵的贵金属催化剂，具有良好的应用前景。
19、本专利技术还公开了上述制备方法制得的mxene/nimn-ldhs杂化体电催化剂，由于mxene的高导电性和nimn-ldhs的催化活性，该杂化体电催化剂在电解水等反应中表现出卓越的电催化性能，有助于降低过电位，提高能量转换效率。mxene与nimn-ldhs的杂化结构增强了催化剂的稳定性，使其在实际应用中能够长时间保持催化活性，减少性能衰减。采用低成本的原料和简单的制备工艺，使得该电催化剂的制备成本大幅降低，有望替代昂贵的贵金属催化剂，推动绿色能源和环境保护的经济发展。制备工艺简单且可重复性高，使得该电催化剂易于实现大规模生产，满足实际应用的需求。不仅适用于电解水领域，还有望在其他需要电催化的化学反应中发挥重要作用，展现出广泛的应用前景。
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1.一种MXene/NiMn-LDHs杂化体电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述MXene/NiMn-LDHs杂化体电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述Ti3AlC2粉体与氟化盐的摩尔比为1：(1-2)；所述氟化盐为氟化钠、氟化锂和氟化铵中的任意一种。
3.根据权利要求1所述MXene/NiMn-LDHs杂化体电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述第一混合物与盐酸溶液的固液比为(0.015-0.055)g：1mL；所述盐酸溶液的摩尔浓度为5.57-10.05mol/L。
4.根据权利要求1所述MXene/NiMn-LDHs杂化体电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述搅拌反应的时间为12.5-23.5h；所述搅拌反应的温度为40-55℃。
5.根据权利要求1所述MXene/NiMn-LDHs杂化体电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述第一粉体、第一份NiCl2·6H2O与MnCl2·4H2O的质量比为1：(0.5-1.2)：(0.5-1.2)。
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7.根据权利要求1所述MXene/NiMn-LDHs杂化体电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤4)中，第二混合溶液进行液相剪切的时间为6.5-11.5h。
8.根据权利要求1所述MXene/NiMn-LDHs杂化体电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述第二份NiCl2·6H2O与六亚甲基四胺的摩尔比为1：(0.6-1)。
9.根据权利要求1所述MXene/NiMn-LDHs杂化体电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述水热反应的温度为120-140℃，水热反应的时间为3-8h。
10.一种MXene/NiMn-LDHs杂化体电催化剂，其特征在于，采用权利要求1-9任意一项所述制备方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种mxene/nimn-ldhs杂化体电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述mxene/nimn-ldhs杂化体电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述ti3alc2粉体与氟化盐的摩尔比为1：(1-2)；所述氟化盐为氟化钠、氟化锂和氟化铵中的任意一种。
3.根据权利要求1所述mxene/nimn-ldhs杂化体电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述第一混合物与盐酸溶液的固液比为(0.015-0.055)g：1ml；所述盐酸溶液的摩尔浓度为5.57-10.05mol/l。
4.根据权利要求1所述mxene/nimn-ldhs杂化体电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述搅拌反应的时间为12.5-23.5h；所述搅拌反应的温度为40-55℃。
5.根据权利要求1所述mxene/nimn-ldhs杂化体电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述第一粉体、第一份nicl2·6h2o与mncl2·4h2o的质量比为1：(0.5-1.2...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹冰莹，张宇露，张玉锦，王云蕾，刘毅，贾琪琦，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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