改性的TM-LDH纳米材料、其制备方法及应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110129815A(43)申请公布日2019.08.16(21)申请号201910331443.1B01J37/10(2006.01)(22)申请日2019.04.24B01J37/16(2006.01)B01J37/02(2006.01)(71)申请人北京大学深圳研究生院地址518055广东省深圳市南山区西丽深圳大学城北大园区(72)发明人龙霞杨世和谢扬山鞠敏(74)专利代理机构深圳鼎合诚知识产权代理有限公司44281代理人张海平郭燕(51)Int.Cl.C25B1/04(2006.01)C25B11/06(2006.01)B01J23/755(2006.01)B01J23/80(2006.01)B01J31/22(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图4页(54)发明名称改性的TM-LDH纳米材料、其制备方法及应用(57)摘要本发明提供一种改性的过渡金属基层状双羟基化合物纳米材料，该过渡金属基层状双羟基化合物纳米材料包含两种或三种过渡金属，该改性的过渡金属基层状双羟基化合物纳米材料还包含原子级阳离子空位缺陷，该原子级阳离子空位缺陷为其中一种过渡金属被去除而留下的空位缺陷。本发明还提供通过络合反应制备该纳米材料的方法，该方法可以选择性地去除指定的金属离子，在原子水平上可控地形成原子级阳离子空位缺陷，操作简单，反应温和。本发明的纳米材料及包含该纳米材料的水分解催化剂、水分解电极表现出更低的分解水过电位和更快的制氢速率，在高效廉价的大规模商业化水分解制氢上将具有广阔的应用前景。CN110129815ACN110129815A权利要求书1/2页1.一种改性的过渡金属基层状双羟基化合物纳米材料，其特征在于，所述过渡金属基层状双羟基化合物纳米材料包含两种或三种过渡金属，所述改性的过渡金属基层状双羟基化合物纳米材料还包含原子级阳离子空位缺陷，所述原子级阳离子空位缺陷为其中一种过渡金属被去除而留下的空位缺陷。2.根据权利要求1所述的改性的过渡金属基层状双羟基化合物纳米材料，其特征在于，所述两种过渡金属中的第一过渡金属与第二过渡金属的摩尔比在30:1至5:1之间，更优选所述摩尔比在25:1至15:1之间，最优选所述摩尔比为20:1；或者，所述三种过渡金属中的第一过渡金属、第二过渡金属和第三过渡金属的摩尔比在x:(10-x):1之间，其中x＝1至9，优选所述摩尔比为7:3:1、6:4:2或8:2:1，最优选所述摩尔比为8:2:1。3.根据权利要求1所述的改性的过渡金属基层状双羟基化合物纳米材料，其特征在于，所述过渡金属为Ni、Cu、Fe、Co、Zn、Al、Au、Ag或Mn。4.根据权利要求2所述的改性的过渡金属基层状双羟基化合物纳米材料，其特征在于，所述过渡金属基层状双羟基化合物纳米材料为NiCuLDH，其中第一过渡金属为Ni，第二过渡金属为Cu，所述原子级阳离子空位缺陷为Cu单原子空位缺陷；或者所述过渡金属基层状双羟基化合物纳米材料为NiFeCuLDH，其中第一过渡金属为Ni，第二过渡金属为Fe，第三过渡金属为Cu，所述原子级阳离子空位缺陷为Cu单原子空位缺陷；或者所述过渡金属基层状双羟基化合物纳米材料为NiFeLDH，其中第一过渡金属为Ni，第二过渡金属为Fe，所述原子级阳离子空位缺陷为Fe单原子空位缺陷；或者所述过渡金属基层状双羟基化合物纳米材料为NiFeZnLDH，其中第一过渡金属为Ni，第二过渡金属为Fe，第三过渡金属为Zn，所述原子级阳离子空位缺陷为Zn单原子空位缺陷；或者所述过渡金属基层状双羟基化合物纳米材料为NiFeAlLDH，其中第一过渡金属为Ni，第二过渡金属为Fe，第三过渡金属为Al，所述原子级阳离子空位缺陷为Al单原子空位缺陷。5.一种制备根据权利要求1-4中任一项所述的改性的过渡金属基层状双羟基化合物纳米材料的方法，其特征在于，所述制备方法包括下述步骤：(1)使两种或三种过渡金属的离子水溶液与尿素水溶液在150-200℃的温度下进行水热反应20-24h，生成过渡金属基层状双羟基化合物；(2)使所述过渡金属基层状双羟基化合物与金属络合剂水溶液在室温下进行络合反应2-8天，生成包含原子级阳离子空位缺陷的过渡金属基层状双羟基化合物，经收集、洗涤、干燥后，得到所述改性的过渡金属基层状双羟基化合物纳米材料；优选地，所述金属络合剂为SCN-、OH-、CN-、S-、EDTA、EGTA、巯基乙胺或硫脲。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述水热反应在导电材料存在下进行，所述过渡金属基层状双羟基化合物生长在所述导电材料上；优选地，所述导电材料为泡沫镍、碳布或金属片。7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)