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一种MXene-贵金属复合纳米材料的简单化学制备方法

  • 国知局
  • 2025-01-10 13:39:45

本发明属于低维纳米复合材料制备,涉及一种mxene-贵金属复合纳米材料的简单、快速制备方法。

背景技术:

1、mxene材料是一种新型的二维材料,具有独特的结构和性质,近年来在许多领域展现出巨大的应用潜力。其组成通常为mn+1xntx,其中m是早期贵金属,x是碳和/或氮,n=1-4,tx代表表面终止基团(如o, oh, f等)。这种结构导致其具有化学结构多样性,使得mxene具有丰富的成分和性能可调性。比如其电导率可以从金属到半导体甚至超导体进行调节,通过改变表面终止基团可以实现连续的性能调节。

2、mxene材料在电极材料、植入式电极、化学催化、光热疗法、电磁干扰屏蔽、气体和压力传感、水净化和海水淡化、导电和增强陶瓷、金属和聚合物复合材料、激光和led、电路互连和光电探测器等领域有着广泛的研究和应用。但是mxene材料在某些环境下可能会迅速氧化,这限制了它们的可控制备和应用。同时,mxene材料的表面化学对其性能有重要影响,但控制表面化学以实现特定应用的需求仍然是一个挑战。

3、因此,本专利以ti3c2纳米片为例,提出了一种化学方法修饰mxene表面,进一步制备得到不同mxene组分的低维mxene-贵金属复合纳米材料,证明了该方法的普适性。

技术实现思路

1、针对mxene材料在某些环境下会迅速氧化,不利于可控制备的问题,本发明基于温和化学合还原的原理,同时利用mxene自带的孤对电子的还原能力,提供了一种简单高效修饰mxene表面的方法,包括:

2、步骤一,将贵金属前驱体溶液加入至柠檬酸钠溶液并搅拌得到贵金属前驱体和表面活性剂的前驱体混合溶液;

3、步骤二,将mxene(ti3c2纳米片)分散到氮气饱和的超纯水溶液中,超声处理得到mxene溶液;

4、步骤三,将步骤一制备得到的前驱体混合溶液逐滴加入至步骤二制备的mxene溶液中,得到混合反应溶液;

5、步骤四,将步骤三的得到的混合反应溶液进行超声处理,使反应完全发生,得到产物溶液;

6、步骤五,将步骤四的得到的产物溶液进行离心浓缩处理,使用超纯水清洗后出去上清液即可得到最终产物mxene-贵金属复合纳米材料。

7、进一步,所述步骤一中的贵金属为金、钯、铂中的任意一种,前驱体溶液通常为贵金属的氯酸盐溶液;

8、所述步骤一中的贵金属前驱体溶液浓度为20-50 mm,柠檬酸钠溶液的浓度为30-80 mm,贵金属前驱体溶液和柠檬酸钠溶液的体积比为2-4;

9、进一步,所述步骤二中的超声时间为5-10分钟,超声参数为100-200 w,mxene溶液浓度为1-2 mg/ml;

10、所述步骤三中的液体滴加速率为5-10 µl/s;

11、进一步,所述步骤四中的超声时间为5-10分钟,超声参数为100-200 w,反应条件为常温常压;

12、所述步骤五中的离心浓缩处理时的离心力为6000-8000 g,离心时间为5-10分钟。

13、本发明提出了一种mxene-贵金属复合纳米材料的简单化学制备方法,该方法借助mxene自带孤对电子的还原能力,在无需强还原剂和常温常压的状态下,即实现简单温和制备。通过灵活调整贵金属前驱体的组分,可以实现不同mxene-贵金属复合纳米材料可控制备。同时,使用的化学药品种类少且环境友好,复合绿色化学合成的原则。

技术特征:

1.一种mxene-贵金属复合纳米材料的简单、快速制备方法,包括:

2.如权利要求1所述的mxene-贵金属复合纳米材料的制备方法,其特征在于,所述步骤一中的贵金属为金、钯、铂中的任意一种,前驱体溶液通常为贵金属的氯酸盐溶液;

3.如权利要求1所述的mxene-贵金属复合纳米材料的制备方法,其特征在于,所述步骤二中的mxene组成通常为mn+1xntx,其中m是早期贵金属,x是碳和/或氮,n=1-4,tx代表表面终止基团(如o, oh, f等);所述步骤二中的超声时间为5-10分钟,超声参数为100-200 w,mxene溶液浓度为1-2 mg/ml;

4.如权利要求1所述的mxene-贵金属复合纳米材料的制备方法,其特征在于,所述步骤四中的超声时间为5-10分钟,超声参数为100-200 w,反应条件为常温常压;

技术总结本发明属于低维纳米复合材料制备技术领域,公开了一种MXene‑贵金属复合纳米材料的简单、快速制备方法。该方法基于温和化学合还原的原理,同时利用MXene自带的孤对电子的还原能力,可以实现MXene‑贵金属复合纳米材料的温和制备。通过灵活调整贵金属前驱体的组分,可以实现不同MXene‑贵金属复合纳米材料可控制备。同时,使用的化学药品种类少且环境友好,复合绿色化学合成的原则。技术研发人员:吴晨硕,张颖朦受保护的技术使用者:电子科技大学长三角研究院(湖州)技术研发日:技术公布日:2025/1/6

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